Digitalisierung und interdisziplinäre Auslegungstechnologien von Turbomaschinen für die Energiewende, Teilvorhaben: AP1.1b, AP 1.2c und AP 3.1b

Description: Vorhabenbeschreibung AP 1.1b: Die heutige Vorgehensweise der industriellen aerodynamischen und strukturmechanischen Turbomaschinen Schaufel-Auslegung ist disziplinär und sequenziell organisiert. Im Rahmen des Vorhabens soll dies durch interdisziplinäre Prozessketten und automatisierte Optimierungsstrategien abgelöst werden. Durch eine zielgerichtete Nutzung von Methoden aus dem Bereich Maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI) werden datengetriebene Modelle für die physikalisch umfassende digitale Modellierung bereitgestellt. Vorhabenbeschreibung AP 1.2: Mit dem Harmonic-Balance-Verfahren steht dem DLR ein hochwertiges Frequenzbereichsverfahren für instationäre Strömungssimulationen zur Verfügung, das deutlich effizienter als konventionelle, instationäre Zeitbereichsverfahren (URANS) bei akzeptablem Genauigkeitsverlust ist. Aufgrund sekundärer, instationärer Effekte, deren physikalische Frequenzen nicht Teil des aufgelösten Spektrums sind, konvergieren bis zu einem Drittel der Flatter-Simulationen mit Harmonic Balance nicht. Auslöser sind gerade in den aeroelastischen Bewertungspunkten auftretende strömungsinduzierte Effekte wie Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen und offene Ablösungen. Vorhabenbeschreibung AP3.1: Das Arbeitspaket teilt sich in zwei Bereiche auf, die jeweils der Untersuchung des entstehenden Wärmeeintrags und des Verschleißes, ausgelöst durch Anstreifen zwischen Bürstendichtung und Rotor, gewidmet sind. Es wird ein Modell zur Beschreibung des Verschleißes erstellt und mit den am DLR erhobenen Versuchsdaten verbessert und validiert. Der beim Anstreifen entstehende Wärmeeintrag wird bestimmt. Die Erkenntnisse sind für die Ertüchtigung der Bürstendichtung als Inner Air Seal essentiell, um den Verschleiß im Betrieb sowie Wärmeeintrag in den Rotor beschreiben zu können.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Energiewende ? Robbe ? Uran ? Digitalisierung ? Bilanz ? Künstliche Intelligenz ? Strömungsmodell ? Modellierung ? Rotor ? Spektrum ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Antriebstechnik (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-09-01 - 2026-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: WP1.1b, WP 1.2c and WP 3.1b
  Description: Project description WP 1.1b: The current approach to industrial aerodynamic and structural mechanical turbomachinery blade design is organized in a disciplinary and sequential manner. Within the scope of the project, this is to be replaced by interdisciplinary process chains and automated optimization strategies. Through a targeted use of methods from the field of machine learning (ML) and artificial intelligence (AI), data-driven models will be provided for physically comprehensive digital modeling. Project description WP 1.2: With the harmonic-balance method, DLR has a high-quality frequency-domain method for transient flow simulations at its disposal, which is significantly more efficient than conventional, transient time-domain methods (URANS) with an acceptable loss of accuracy. Due to secondary, transient effects whose physical frequencies are not part of the resolved spectrum, up to one third of the flutter simulations do not converge with Harmonic Balance. Triggers are flow-induced effects such as shock-boundary layer interactions and open detachments occurring especially in the aeroelastic evaluation points. Project description WP3.1: The work package is divided into two areas, each dedicated to the study of the heat input generated and the wear triggered by rubbing between the brush seal and the rotor. A model for describing the wear will be created and improved and validated with the experimental data collected at DLR. The heat input generated during the grazing process will be determined. The findings are essential for upgrading the brush seal as an inner air seal in order to be able to describe wear during operation and heat input into the rotor. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1122012

Status

Aktiv

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