Marlene Böttger - Einfluss der lokalen Filmluftentnahme auf Strömungsfeld und Wärmeübergang in einem Turbinenschaufel-Kühlkanal bei Betrachtung verschiedener Rippengeom

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Produktbeschreibung

Ein wesentlicher Beitrag zur Effizienzsteigerung von Gasturbinen kann durch die Erhöhung der Effektivität der Turbinenkühlung geleistet werden. In modernen Gasturbinen werden verschiedene Kühlverfahren in Kombination eingesetzt. Zur Kühlung der thermisch und mechanisch hochbelasteten Turbinenschaufeln kommen u.a. die konvektive Kühlung und die Filmkühlung zur Anwendung. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der Positionierung von Filmkühlbohrungen auf die konvektive Kühlung innerhalb eines berippten Kühlkanals einer Turbinenschaufel untersucht. Mit Hilfe von experimentellen und numerischen Untersuchungen werden der Wärmeübergang und das Strömungsfeld innerhalb eines berippten Kühlkanals aufgelöst und vergleichend analysiert. Dabei werden sowohl verschiedene Filmlochpositionen innerhalb der Rippensegmente betrachtet als auch verschiedene Rippengeometrien. Die Ergebnisse der systematischen Untersuchungen zeigen, dass sich der Wärmeübergang im Kühlkanal in Abhängigkeit der sich einstellenden Sekundärströmungsstruktur entwickelt, die von der Rippengeometrie und der Strömungsgeschwindigkeit im Kühlkanal induziert wird, aber auch von der Position der Filmlöcher und deren Durchströmgeschwindigkeit bedingt ist. In Abhängigkeit der rippeninduzierten Sekundärströmungsstrukturen können vorteilhafte Filmlochpositionen im Rippensegment identifiziert werden, die den internen Wärmeübergang begünstigen und damit die Kühlung verbessern können.