2020-01-01  –  2023-06-30

224.883,00 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät für Maschinenwesen - Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03EE5013A

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01189732/1  –  ROBOFLEX - Robuste Turbomaschinen für den flexiblen Einsatz

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Eine Auslegungsgröße, die einen großen Einfluss auf die Effizienz und Stabilität von Axialverdichtern besitzt, ist der Radialspalt von Rotorschaufeln und Cantilever-Statorschaufeln. Durch die Überströmung von Druck- zur Saugseite bilden sich in der Schaufelpassage und dahinter hoch 3-dimensionale Strömungsfelder. Ihre Ausbreitung und Ausmischung mit der Hauptströmung haben einen wesentlichen Einfluss auf die Verlustproduktion eines Gitters. Unter anderem aufgrund des hohen Turbulenzniveaus innerhalb des Spaltwirbels sind die mit RANS Modellen berechneten Verluste sehr abhängig vom verwendeten Turbulenzmodell. Da die Turbulenz im Wirbel oft vom idealisierten isotropen Zustand abweicht, stoßen bestehende Methoden hier an die Grenzen ihrer Vorhersagefähigkeit. Eine Verbesserung der Vorhersage soll durch vor allem geänderte geometrische Abbildung, Anpassung der Netzauflösung und die Verwendung verschiedener Modellierungsansätze im Strömungslöser TRACE geschehen. Dazu sollen bestehende einfache Testfälle genutzt werden, bevor das Verfahren auf produktnahe Testrigs erweitert wird. Insbesondere die Anwendung höherwertiger Turbulenzverfahren (z.B. LES) steht im Fokus der Untersuchungen. Insgesamt führt eine genauere Spaltmodellierung zu einer besseren Kenntnis der Maschinenperformance, die für eine genauere Auslegung und Optimierung von neuen Verdichtern eingesetzt werden kann. Durch die verbesserte Vorhersage lassen sich teure Tests und Redesigns aufgrund falscher Auslegung vermeiden. Außerdem ist eine gezielte Optimierung der Spaltströmung und eine damit einhergehende Vergrößerung der Verdichtereffizienz nur möglich, wenn der numerischen Vorhersage dieser Effekte ausreichend vertraut werden kann.