Automatische Generierung probabilisti­scher Innenkühlungs­geometriemodel­le

Beschreibung:

An neu ausgelegte Turbinenschaufeln werden stetig höhere Anforderungen gestellt, insbesondere an deren Materialbelastbarkeit. Dabei sind dessen Grenzen durch die vorhandenen Beanspruchungen der Schaufel bereits erreicht.
Die bei der Auslegung angewandten Sicherheitsfaktoren nach „klassischem Wege“ können durch die Verwendung verbesserter Simulationsmethoden reduziert werden. Jedoch bleibt eine gewisse Unsicherheit durch den Einfluss natürlicher Streuungen vieler Parameter in der Auslegungskette erhalten. Diese stochastischen Schwankungen finden in der Turbinenindustrie zunehmend Beachtung durch die Verwendung probabilistischer Methoden.
 
Im vorliegenden Projekt sollen besonders schwierige Randbedingungen für die probabilistische Simulation bzw. Optimierung der Lebensdauer hoch belasteter Turbinenschaufel zugänglich gemacht werden. So ist es Ziel des Vorhabens, die bei der Herstellung einer gekühlten Schaufel unvermeidlich auftretenden Geometrievariationen der Innengeometrie zu untersuchen.
Folgende Arbeitsschritte werden hierfür umgesetzt:

• Vermessung der Innengeometrie von Rotorturbinenschaufeln mittels Computertomographie (CT). Validierung der Messgenauigkeit durch Vergleich mit Ultraschallmessungen der Wandstärke am heißgasbenetzten Bereich.

• Extraktion von Oberflächennetzen (STL) der Innengeometrie in bestmöglicher Genauigkeit aus den CT-Daten.

• Beschreibung der (Innen-)Geometrie der Turbinenschaufel sowie Ermittlung der geometrischen Produktionsstreuungen, basierend auf den STL-Netzen.

• Extraktion von besonderen Geometriemerkmalen aus den Daten, beispielsweise Positionen, Orientierungen und Größe von Kühlluftlöchern und Turbulenzgeneratoren.

• Integration der durchgeführten Arbeiten in industrienahe Auslegungskonzepte.

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