Turbomaschinen - T

Turbomaschinenversuchsfeld

Im Komplex K4 des Zentrums für Energietechnik ist das Turbomaschinenversuchsfeld untergebracht. Es wird betreut von der Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe, Institut für Strömungsmechanik.

Beschreibung

Wichtige Forschungsziele im Komplex 4 auf dem Weg zu modernen Turbomaschinen und Strahltriebwerken mit verbesserter Effizienz und erhöhter Umweltverträglichkeit sind:

Optimierung des Auslegungsprozesses für Verdichter- und Turbinenbeschaufelungen
Erhöhung der Stufendruckverhältnisse sowie des Wirkungsgrades von Turbomaschinen bei gleichzeitiger Verringerung der Schaufel- und Stufenzahl
Entwicklung von Möglichkeiten zur Erweiterung des nutzbaren Betriebsbereichs unter Gewährleistung der Betriebssicherheit
Verringerung der Lärmabstrahlung und Schwingungsreduzierung von Turbomaschinenkomponenten
Intensivierung der praxisbezogenen Ausbildung und Erweiterung des Verständnisses für die Strömungsphänomene in Turbomaschinen

Zum Erreichen der Ziele werden im ZET u. a. Untersuchungen in den folgenden Forschungsfeldern betrieben:

Untersuchung des Strömungsfeldes und der Verlustverteilung in Schaufelkaskaden
Erforschung von instationären Strömungseffekten mit Hilfe des Stabgittermoduls
Sekundärströmungen und Verlustmechanismen
Schaufel- und Seitenwandkühlung in Turbinen
Grenzschichtbeeinflussung
Untersuchung der Strömung in Dichtungen und anderen Turbomaschinenkomponenten mit Hilfe der Durchflussmessstrecke
Früherkennung und aktive Kontrolle von Strömungsinstabilitäten
3D-Schaufeloptimierung

K4-01 Gitterwindkanal

Grundlegende experimentelle Untersuchungen zur Strömung in Turbomaschinen werden in Gitterwindkanälen durchgeführt. Dabei werden die abgewickelten Schaufelschnitte üblicherweise in einem geraden Gitter angeordnet. Dessen Zuströmung erfolgt im Regelfall stationär mit hoher Gleichförmigkeit der Strömung und geringer Turbulenz.
In derartigen Versuchsanlagen lassen sich geometrische und strömungstechnische Parameter leicht und unabhängig voneinander variieren. Die gute Zugänglichkeit für verschiedenste Messverfahren und die vergleichsweise geringen Betriebskosten sind weitere Vorteile.

Neben dem vereinfachten Grundaufbau des Gitterwindkanals mit stationärer Zuströmung, ist die Untersuchung der instationären Interaktion zwischen dem Strömungsfeld der rotierenden Laufschaufeln und den feststehenden Leitschaufeln in der Turbomaschine von immenser Bedeutung. Aus diesem Grund kommt am Gitterwindkanal ein Stabgittermodul zum Einsatz. Umlaufende Stäbe fungieren vor dem Schaufelgitter als Nachlauferzeuger (NLE). Ein zweiter Kreislauf dahinter dient als Potentialfelderzeuger (PFE). Mit ihrer Hilfe können instationäre Strömungseffekte, wie sie in Turbomaschinen zu beobachten sind, auch im Gitterwindkanal untersucht werden.

K4-02 Lehrtriebwerk

Zur kontinuierlichen Verbesserung der Lehre auf dem Gebiet der Turbomaschinen und Strahlantriebe ist bereits im Sommer 2005 ein neuer Versuchsstand an der Professur integriert worden. Seitdem gibt es für interessierte Studierende die Möglichkeit ein vollfunktionsfähiges Kleintriebwerk im Betrieb zu erleben, wie es seit den 90er Jahren in funkferngesteuerten Flugmodellen zum Einsatz kommt.

Weitere Versuchsanlagen im Komplex K4 des ZET:

K4-04 Turbinenrig
K4-05 Kalibrierkanal
K4-06 Durchflussmessstrecke
K4-08 Turboverdichter
K4-09 Druckbehälter
K4-10 Schraubenverdichter

Weitere technische Ausstattung

Neben den oben aufgeführten Versuchseinrichtungen im Zentrum für Energietechnik gibt es an der Professur für Turbomaschinen und Strahlantriebe weitere Prüfstände sowie Mess- und Rechentechnik, die für Forschung und Ausbildung zur Verfügung stehen.

Forschung

Die Professur ist in verschiedene Forschungsprojekte eingebunden, die in den meisten Fällen in enger Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen oder Auftraggebern aus der Wirtschaft durchgeführt werden. Typisch sind Gitter- und Maschinenversuche zur Aerodynamik und Kühlung von Beschaufelungen sowie strömungsmechanische Untersuchungen zu anderen Turbomaschinenkomponenten. Ein zweites Standbein hat sich der Lehrstuhl mit probabilistischen und numerischen Untersuchungen aufgebaut.

Lehre

Die Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe bietet in jedem Sommer- und Wintersemester eine Reihe von Vorlesungen und Übungen an, die interessierten Studierenden das elementare Wissen über die Funktionsweise von Turbomaschinen und die dafür benötigten strömungsmechanischen Grundlagen vermitteln sollen.

Einen tieferen Einblick in die Thematik gibt zusätzlich das Turbomaschinenkolloquium, in dessen Vortragsreihe verschiedenste Vertreter aus Wirtschaft und Forschung jedes Sommersemester über aktuelle Themen auf dem Gebiet der Turbomaschinen referieren.
Im Rahmen von Studien- und Diplomarbeiten bieten wir Ihnen die Möglichkeit, an aktuellen Forschungsprojekten des Lehrstuhls mitzuarbeiten oder über uns an externe Angebote aus Wirtschaft und Forschung zu gelangen.

Weitere Informationen

finden Sie auf den Seiten des Instituts für Strömungsmechanik und unserer Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe