Untersuchungen zur Sekundärströmung eines radialen Turbinengitters

Publication date
2005
Document type
PhD thesis (dissertation)
Author
Putra, Mohammad Alexin ir.
Advisor
Joos, Franz
Referee
Fiedler, K.
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2005-07-25
Organisational unit
DDC Class
620 Ingenieurwissenschaften
Keyword
Radiales Turbinengitter
Abstract
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchung der Sekundärströmung eines radialen Turbinenleitgitters. Gegenstand der Untersuchungen ist die Analyse der Sekundärströmungswirbel im radialen Leitgitter, die in der Literatur bislang nicht existiert. Die eingesetzten Verfahren zur Identifizierung von Sekundärwirbeln liefern ein detailliertes Bild der Strömungsvorgänge im radialen Leitgitter und dessen Abströmfeld und führen zu einem verbesserten Verständnis der komplexen Strömungsstruktur. ----- Die Untersuchungen wurden im Strömungsfeld eines verstellbaren Turbinenleitgitters durchgeführt. Hierbei wurde eine neue radiale Turbinenbeschaufelung mit geringer Schaufelanzahl mit Hilfe des Martensen-Verfahrens entwickelt. ----- Die Messungen mit der Dreiloch-Keilsonde am Austritt aus dem Leitgitter sind von besonderem Interesse für die Untersuchung der Verluste des Leitschaufelgitters. Hierbei wurden die Totaldrücke gemessen, die zur Bestimmung der Verlustbeiwertverläufe ausgewertet werden. ----- Mit dem Ziel, die Charakteristika der Strömung im Leitschaufelkanal sowie im Abströmfeld des Leitgitters mit geringer Leitschaufelzahl zu erkennen, wurde die L2F-Messung im Mittenschnitt durchgeführt. Die wesentlichen Strömungscharakteristika im untersuchten verstellbaren radialen Leitgitter wurden mit der CFD-Code Simulation qualitativ korrekt erfasst. Die Machzahlverteilung ist hierbei quantitativ in guter Übereinstimmung mit den Messwerten. Bei der numerischen und experimentellen Untersuchung im transsonischen Geschwindigkeitsbereich weist das Strömungsfeld einen Verdichtungsstoß auf, der eine große Machzahl- und Abströmwinkeländerung am Austritt aus dem Leitgitter verursacht. ----- Bei der Untersuchung der Sekundärströmung im Leitgitter, die einen wichtigen Schwerpunkt dieser Arbeit darstellt, wurden zum ersten Mal die Wirbelsysteme im radialen Leitgitter anhand der Ergebnisse aus der CFD-Code Rechnung im Detail analysiert. Zur Wirbelanalyse wurden die Darstellungen von Abströmwinkel, Sekundärwirbelstärke sowie Sekundärvektoren verwendet. Die Analyse in unterschiedlichen Ebenen zeigt ein komplexes System von verschiedenen Wirbelarten. Der Verlauf der Strömung im Leitgitter wurde über der Kanalhöhe mit den zwei unterschiedlichen Turbulenzmodellen untereinander und mit den experimentellen Ergebnissen der L2F-Messung verglichen. Das Reynoldsspannungsmodell ist hierbei für die numerische Untersuchung der Sekundärströmung im radialen Gitter geeignet, dagegen kann das Standard k-e Turbulenzmodell die Sekundärströmungen im Leitgitter nicht beschreiben.
Version
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