Das Projekt "(Interimsphase) - Themen-Nr. 1.142, 1.420, 1.330, 1.240" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Motoren- und Turbinen Union Friedrichshafen durchgeführt. Siehe hierzu die entsprechenden Teil-Antraege der Ap 1.142/Ap 1.420/Ap 1.330/Ap 1.240.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.113, 1.143, 1.233, 1.242, 1.246, 1.252, 1.322, 1.425" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Motoren- und Turbinen Union Friedrichshafen durchgeführt. Bei der numerischen Optimierung von Verdichter- und Turbinenschaufeln (AP 1.113) steht die Auffaedelung von 2D-Schnitten zu einer starkenden Schaufel im Vordergrund. Die Weiterentwicklung und Validierung eines blockstrukturierten Navier-Stokes-Verfahrens an Hand von Lasermessungen ist Schwerpunkt des AP 1.143. Im AP 1.233 werden Verfahren zur gezielten Auslegung eines Systems zur aktiven Schallminderung fuer Turbomaschinen entwickelt. Zur Berechnung des instationaeren Verhaltens transonischer Axialverdichter an der Stabilitaetsgrenze wird ein vorhandenes 2D-Verfahren auf 3D erweitert (AP 1.242). Die Analyse der am Niedergeschwindigkeitsverdichter der TU-Dresden durchgefuehrten Messungen dienen der Frueherkennung der Verdichterstabilitaet (AP 1.246). Der Gueltigkeitsbereich der unter verschiedenen Annahmen entwickelten Verfahren zur Berechnung der Flatterstabilitaet wird im AP 1.252 untersucht. Im AP 1.322 werden zur Auslegung aerothermisch optimal filmgekuehlter Turbinenschaufeln 3D-Optimierungsstrategien entwickelt. Das Potential zur Verbesserung des Sekundaerstroemungsverhaltens in den Randzonen hochbelasteter Turbinengitterbeschaufelungen wird in AP 1.425 untersucht.
Das Projekt "BRR-Anteil AP 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BMW Rolls-Royce durchgeführt. Die Simulation komplexer dreidimensionaler, instationaerer Stroemungen erweist sich zunehmend als notwendige Ergaenzung zu experimentellen Untersuchungen, um das dynamische Systemverhalten von Gasturbinen zu optimieren. Der praktischen Einfuehrung im industriellen Umfeld stehen erhebliche Kosten gegenueber, es ist daher sinnvoll, alle Aspekte im Rahmen einer Pilotstudie zu untersuchen. Beispielhaft soll daher die instationaere Stroemung durch eine Axialverdichterstufe und eine Axialturbinenstufe simuliert werden und die Ergebnisse im Hinblick auf ihre Verwendung im Auslegungsprozess untersucht werden. Um die Rechenkosten abzuschaetzen, soll die Simulation auf verschiedenen Rechnersystemen durchgefuehrt werden und ein Rechnerkonzept fuer die Industrie erstellt werden. Ferner sollen alle Schnittstellen geschaffen werden, die fuer die Integration des Programmsystems in die Auslegungsumgebung geschaffen werden, die fuer die Integration des Programmsystems in die Auslegungsumgebung notwendig sind. Insbesondere wird hierbei auf die Notwendigkeit hingewiesen, angemessene Mittelungsverfahren zu entwickeln, die die Datenflut auf die waehrend der Auslegung verwendeten Groessen (z.B. umfangsgemittelte Stroemungswinkel) reduzieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.131, 1.133, 1.244, 1.261, 1.272 und 1.431" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BMW Rolls-Royce durchgeführt. Vorhaben 1.131: Arbeitsbereich und Wirkungsgradniveau einer Diagonalverdichterstufe mit einem Totaldruckverhaeltnis von 6:1. Im Auslegungspunkt soll dieser gegenueber dem bisher erreichten Stand merklich gesteigert werden. Vorhaben 1.133: Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Festlegung der Designkriterien von CDA-Beschaufelungen anhand einer gemessenen Datenbasis verschiedener CDA-Gitte. Vorhaben 1.244: Experimentelle Untersuchung des Entstehungsmechanismus rotierender Instabilitaeten in axialen Stroemungsmaschinen an einem Niedergeschwindigkeitsverdichter. Analyse der Auswirkungen rotierender Instabilitaeten auf stationaere Auslegungsgroessen. Vorhaben 1.261: Gemeinsame Optimierung von Variablenverstellung sowie Abblasungen in einem zehnstufigen Axialverdichter anhand gemessener Kennfelddaten an einem Verdichterpruefstand. Vorhaben 1.272: Entwicklung eines analytischen Modells zur Beschreibung lokaler und globaler aerodynamischer Instabilitaeten in mehrstufigen Axialverdichtern. Validierung an Messergebnissen, Vergleich mit klassischen Stabilitaetsmodellen und korrelationsbasierten Methoden. Vorhaben 1.431: Entwicklung von verbesserten Auslegungskriterien fuer Turbinenbeschaufelungen unter Beruecksichtigung des Einflusses von Nachlaufmodellen auf en laminar/turbulenten Umschlag. Anschliessende Validierung der Ergebnisse in einem Turbinenring.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.1a, 3.1a, 4.1a und 4.8a" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Die Arbeiten der MTU konzentrieren sich, mit Fokus auf eine später geplante Umsetzung der Ergebnisse in den Turbokomponenten, auf die Modellierung der Lebensdauervorhersage und Optimierung von Bauteilen und Komponenten für einen fluktuieren-den Betrieb mit hohen Lastzyklen. Im HAP 1' Turbinenbetrieb im Verbund mit Erneuerbaren' entwickelt MTU in Zusammenarbeit mit dem IST RWTH-Aachen in AP 1.1 eine verbesserte Auslegungs- und Bewertungsfähigkeit von Axialverdichtern hinsichtlich des Radial-Spaltströmungseinflusses (Rotor-spalte, Cantilever-Spalte). Im HAP 3 'Lebensdauer bei stark fluktuierendem Betrieb' untersucht MTU in Zusammenarbeit mit dem ITLR der Universität Stuttgart in AP 3.1 die Wärmeübertragung bei fortschrittlichen Kühlkonzepten zur Minimierung des Kühlluftmassenstroms mit Fokus auf schnelle Lastwechselvorgänge im Betrieb. Im HAP 4 'Simulationsverfahren und multi-disziplinäre Optimierung' erweitert MTU in Zusammenarbeit mit RRD und dem TFA der Universität Dresden in AP 4.1 die probabilistischen Auslegungsstrategien für instationär beanspruchte Turbinenbauteile, um die Bauteildimensionierung bei stark fluktuierendem Betrieb zu optimieren. In AP 4.8 soll in Zusammenarbeit MTU mit dem ITLR der Universität Stuttgart durch Verbesserung der numerischen Berechnung von Innenströmungssystemen die Thermalbelastung bei instationärem Betrieb genauer simuliert und damit die Lebensdauer besser bestimmt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: 2.1b" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Energie und Umweltverfahrenstechnik, Lehrstuhl für Strömungsmaschinen durchgeführt. Das Forschungsvorhaben untersucht die Auswirkungen der Wassereinspritzung auf das Betriebsverhalten eines Radialverdichters. Die Wassereinspritzung in Axialverdichtern von Gasturbinen ist eine gängige Praxis, um die Leistungsfähigkeit der Turbine zu verbessern. Um dieses Potenzial auch in Radialverdichtern zu nutzen, sind weitere Forschungsarbeiten im Bereich der Flüssigkeitseinspritzung notwendig. Die Radialverdichter werden hauptsächlich in der Prozessindustrie eingesetzt. D.h. die Verdichter haben die Aufgabe neben Luft auch andere Prozessgase wie z.B. Methan (CH4) und weitere Kohlenwasserstoffgemische (CxHx) zu verdichten. Hierbei können unterschiedliche Flüssigkeit-Gas Kombinationen in Frage kommen. Es wird heute schon Wassereinspritzung in einigen Prozessverdichtern eingesetzt, um z.B. in Rohgasverdichtern die Temperatur hinter den Verdichtungsstufen zu reduzieren und so eine Polymerisation des Gases zu vermeiden. Hierbei wird eine einfache Mischungsrechnung durchgeführt und die maximale Menge bis zur Sättigung des Gases ermittelt. Weitere Einflussgrößen wie z.B. die Tropfengrößenverteilung inkl. der Tropfendurchmesser u.a. werden dabei nicht berücksichtigt. Ziel dieses Projektes ist es, die Berechnung und Einflüsse der Wassereinspritzung auf das Betriebskennfeld eines Radialverdichters zu untersuchen. Durch den Aufbau einer Versuchsanlage, bestehend aus einem Radialverdichter, kann das Berechnungsmodell für die Ermittlung des Betriebskennfeldes validiert werden. Dabei ist es auch notwendig, unterschiedliche Düsentypen zu vermessen, da die Herstellerangaben bzgl. der Tropfenverteilung in der Regel auf einer Flüssigkeitseinspritzung in einem statischen Umfeld basieren. Die Ergebnisse werden zur Leistungsoptimierung von Radialverdichtern in der Prozessindustrie genutzt.
Das Projekt "(Interimsphase) - Themen-Nr. 1.213 und 1.323" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Das im Vorhaben 1.212 (Kooperation mit dem Institut fuer Strahlantriebe der TH Aachen) entwickelte Messystem zur Stabilitaetsueberwachung findet Anwendung im Verdichter einer Hochtemperatur-Gasturbine. Zur Weiterentwicklung des Systems werden neben den Messwertaufnehmern fuer die Stabilitaetsueberwachung umfangreiche statische und dynamische Wanddruckmesstellen eingesetzt. Mit Hilfe dieser Messungen soll die axiale Position (Stufen) und die Messkette fuer die Stabilitaetsueberwachung optimiert werden. Zur Ueberpruefung der Stabilitaetsueberwachung wird die Pumpgrenze im Teildrehzahlbereich angefahren.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.4a" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. In AP1.4a, als Teil des Verbundvorhabens OptiSysKom, werden Untersuchungen von Rotorkavitäten mit verbesserter Luftführung durchgeführt. Die Kavitäten in hinteren Stufen von Axialverdichtern werden häufig nicht nur axial belüftet, sondern auch radial. Dazu wird von außen durch sog. Anti-Vortex-Tubes (AVT) Kühlluft nach innen geführt. So wird vermieden, dass diese Luft großen Drall und damit Druckverlust ausbildet. Die 3-dimensionale Strömungsverteilung ist teils gerichtet, teils chaotisch und stellt daher hohe Anforderungen an die CFD-Simulation. Mit Testaufbauten im Partner-Vorhaben 1.4b an der TU-Dresden werden für unterschiedliche Betriebszustände Messdaten mit AVT gewonnen, mit denen der validierte Bereich von CFD Simulationen, auch unter Berücksichtigung der Wärmetransportvorgänge, deutlich erweitert und die Prognosefähigkeit verbessert wird. Mit den validierten CHT-CFD Simulationen werden bereits in frühen Entwicklungsphasen Vorhersagen der lokalen Temperatur-Gradienten mit verbesserter Zuverlässigkeit ermöglicht . Durch eine genaue Kenntnis der Temperaturverteilungen können Schwachstellen im Design früh erkannt werden und durch entsprechende Anpassungen in der Konfiguration erhebliche Steigerungen von Lebensdauer und/oder Betriebsrobustheit erreicht werden.
Das Projekt "(Interimsphase) - Themen-Nr. 1.230: Messungen in einem mehrstufigen Verdichter bei Rotating Stall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Fluidenergiemaschinen durchgeführt. Vorhaben 1.230: Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen experimentelle Untersuchungen an einem modernen Axialverdichter Aufschluss ueber die raeumliche Ausdehnung der Rotating Stall-Zellen innerhalb der Stufen geben. Fuer eine Untersuchung der dreidimensionalen Stroemung innerhalb der Abloesezellen sind die notwendigen Messverfahren auszuwaehlen bzw. zu entwickeln und an der Maschine auf ihre Eignung hin zu testen. Damit soll die Moeglichkeit fuer die Bereitstellung von bisher nicht verfuegbaren Gitterkorrelationen an einem hochbelasteten Axialverdichter mit hohen Stroemungsgeschwindigkeiten geschaffen werden. Der instationaere Charakter der Stroemungsphaenomene und die begrenzten Platzverhaeltnisse in den Stufen beschraenken die Auswahl der Messverfahren fuer den Stroemungsvektor auf Hitzdraht- bzw. Heissfilmsonden. Die messtechnische Erfassung des instationaeren Druckes soll durch eine Sonde mit Miniaturdruckaufnehmer erfolgen. Die Temperaturabhaengigkeit der Mess-Signale ist besonders zu beruecksichtigen. Fuer die genannten Problemstellungen sind in der Interimsphase Loesungsansaetze zu entwickeln.
Das Projekt "(Interimsphase) - Themen-Nr. 1.310: Einfluss der Dichte des Filmkuehlungsfluids auf die Mischungs- und Profilverluste hochbelasteter transsonischer Turbinenschaufeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Strahlantriebe und Turboarbeitsmaschinen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, in Fortfuehrung des Turbotech I-Vorhabens 1.2.1.3 (Einfluss der Filmkuehlung auf die Aerodynamik der Turbinenschaufeln) systematische experimentelle Untersuchungen an Turbinenschaufeln mit Filmkuehlungsausblasung durchzufuehren, wobei als Kuehlfluid CO2 bzw. ein Gemisch aus CO2 und Industriekuehlfluid R12 eingesetzt werden soll. Hierdurch werden Dichteverhaeltnisse simuliert, wie sie in den realen Gasturbinen durch das Dichteverhaeltnis von Heissgas im Schaufelkanal zu Kuehlfluid gegeben sind. Es werden detaillierte Messungen in einem ebenen transsonischen Gitterwindkanal durchgefuehrt, um verbesserte Kenntnisse ueber die Beeinflussung der Profilgrenzschichten und Stoss-Grenzschicht-Interaktionsphaenomen zu gewinnen. Die Versuche werden fuer eine grosse Anzahl von Parametervariationen, wie z B die der Reynoldszahl, der Machzahl, der Kuehlfluidausblasekonfiguration, des Massenstromdichteverhaeltnisses und des Dichteverhaeltnisses vorgenommen. Insbesondere soll durch Sichtbarkeitsmethoden der Einfluss des Kuehlfluids mit der hoeheren Dichte auf das Grenzschichtverhalten am Profil und auf die Mischungsverluste mit der Hauptstroemung erfasst werden.
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| Förderprogramm | 37 |
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