AG Turbo DigiTecT 3.3 : Robuste Axialverdichterstufen für Axial-Radial-Verdichter
AG Turbo DigiTecT 3.3 : Robuste Axialverdichterstufen für Axial-Radial-Verdichter
Projektleiter: |
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Bearbeiter: |
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Finanzierung: |
BMWK, Rolls Royce Deutschland |
wissenschaftliche |
AG TURBO, DigiTecT |
Laufzeit: |
03/2023 - 02/2026 |
Beschreibung:
Die Kombination von axialen mit einer abschließenden radialen Verdichterstufe ermöglicht es, auch in kleinen Verdichtern / Gasturbinenanlagen hohe Druckverhältnisse zu erreichen und dabei die Bauteilanzahl zu reduzieren. Eine abschließende radiale Verdichterstufe führt zu speziellen Anforderungen an die davorliegenden axialen Stufen. Aufgrund der unterschiedlichen Kennlinien Charakteristika von axialen und radialen Stufen ist die Stufenabstimmung genauer zu betrachten. Hier setzt das Vorhaben an und analysiert das Zusammenspiel von axialen und radialen Verdichterstufen. Insbesondere wird die letzte verbleibende Axialverdichterstufe hinsichtlich ihrer Stabilität und der Konfiguration des Leitrades untersucht. Diese Untersuchungen sollen eine weitere Erhöhung des Verdichterdruckverhältnisses und damit Steigerung des Gesamtwirkungsgrads in kleinen flexiblen Gasturbinenanlagen ermöglichen.
Zu Beginn des Vorhabens sind durch vereinfachte Modellierungen auf Systemebene die Randbedingungen für einen Axial-Radial-Verdichter in einer hochflexiblen Kleingasturbine zu ermitteln. Auf Basis dieser Anforderungen ist ein Axial-Radial-Verdichter strömungsmechanisch auszulegen. Detaillierte numerische Analysen des Zusammenspiels der axialen Verdichterstufen mit der abschließenden radialen Stufe bezüglich der Konfiguration des letzten Leitrads des axialen Teils und der Kanalkontur am Übergang zum Radiallaufrad sollen Aufschluss über die optimale Konfiguration geben. Parallel sollen an einem Versuchsverdichter experimentelle Vergleiche der axialen Stufe mit einer konventionellen Leitreihe und drallbehafteter Abströmung und einer Konfiguration mit Tandem-Leitrad zur drallfreien Abströmung bei gleichzeitiger Umlenkung der Strömung auf einen kleineren Radius erfolgen. Für letzteres ist eine umfangreiche konstruktive Anpassung des Verdichters am Austritt erforderlich. Die Erkenntnisse der experimentellen Versuche sind anschließend numerisch auf eine realistische, kompressible Konfiguration bei höheren Machzahlen zu übertragen und in Kombination mit der folgenden radialen Verdichterstufe zu bewerten.