Berechnung der dreidimensionalen Strömungs- und Wärmeübergangsverhältnisse an beschichteten, filmgekühlten Turbinengittern unter besonderer Berücksichtigung der diabaten Wände und Kontaktflächen

点击翻译按钮获取中文摘要

Ziel bei der Entwicklung neuer Gasturbinen ist es, den Wirkungsgrad und die spezifische Leistung zu steigern, um den Brennstoff ökonomisch und ökologisch optimal zu nutzen. Dies wird durch stetig steigende Turbineneintrittstemperaturen, die bereits mit Hilfe intensiver Schaufelkühlung deutlich über der ertragbaren Materialtemperatur liegen, erreicht. Zusätzlich konnte die zulässige Turbineneintrittstemperatur durch den Einsatz neuer, hochtemperaturfester Werkstoffe in der Vergangenheit um etwa 50 K erhöht werden. Durch den Einsatz keramischer Schaufelbeschichtungen wird eine weitere Temperaturerhöhung um etwa 150 K ermöglicht. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Schaufelgrundmaterial und Beschichtung entstehen jedoch Materialspannungen, die zum Abplatzen der Beschichtung und damit zum Versagen der Schaufel führen können. Deshalb muß die Schaufelauslegung neben aerodynamischen und thermischen Gesichtspunkten auch das festigkeitsmechanische Verhalten berücksichtigen. Aus diesem Grund soll das numerische Auslegungswerkzeug dahingehend erweitert werden, daß zusätzlich zu den aerodynamisch und thermisch gekoppelten Rechnungen eine im Vergleich zu den vorherigen Projektphasen verbesserte, realitätsnähere Spannungsanalyse durchgeführt werden kann.