Antriebseinheit des Modellturbinenprüfstands
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Antriebseinheit des Modellturbinenprüfstandes wird seit der Inbetriebnahme im Jahre 2009 im Rahmen des EU Projektes MAGPI genutzt. Das EU Projekt MAGPI gliedert sich in 4 technische Arbeitsgruppen, die unterschiedliche Aspekte des Sekundärluftsystems moderner Gasturbinen und Flugtriebwerke untersuchen. In Arbeitsgruppe 2 „Spoiling Effects of Sealing Flows on Turbine Performance“ werden sämtliche experimentellen Arbeiten an dem Modellturbinenprüfstand der TU Darmstadt durchgeführt, wodurch dieser einen zentralen Kernpunkt des gesamten Projektes einnimmt. Dieser Modellturbinenprüfstand wurde in den letzten 5 Jahren als großskaliege zweistufige Niedermachzahlturbine aufgebaut und ist zur Zeit mit einer realitätsnahen Niederdruckturbinenbeschaufelung ausgestattet. Den Schwerpunkt der Untersuchungen im Rahmen des MAGPI Projektes stellt die aerodynamische Vermessung der nabenseitigen Sperrlufteinblasung stromauf einer Statorreihe in einer Niederdruckturbine dar. Durch eine genaue Kenntnis der Strömungsphänomene beim Eintritt der Sperrluft in den Hauptstrom der Turbine können in Zukunft durch optimierte Dichtungs- und Plattformgeometrien Verluste reduziert werden. Weiterhin wird angestrebt, den Sperrluftmassenstrom zu reduzieren, wodurch es zu einer Wirkungsgradsteigerung des Gesamttriebwerkes kommt. Zum Erreichen dieser Ziele wurden am Modellturbinenprüfstand Messungen mit verschiedenen Sperrluftmassenströmen durchgeführt. Hierbei wurde beobachtet, dass der Wirkungsgrad der Turbine mit steigendem Sperrluftmassenstrom abfällt. Weiterhin wurden mithilfe von Fünflochsonden die Strömungsfelder zwischen den einzelnen Schaufelreihen der Turbine vermessen. Ein ansteigender Sperrluftmassenstrom führt zu erhöhten Druckverlusten über den Stator und zu deutlich stärker ausgebildeten Wirbelstrukturen stromab des Stators. Zur Zeit werden PIV Messungen vorbereitet, welche detaillierte und quasi-instationäre Informationen der Strömungsstrukturen im Bereich des Wiedereintritts der Sperrluft liefern sollen. Im Rahmen des AG Turbo 2020 Projektes „Aerodynamische Interaktion zwischen Brennkammer und Turbine“ wird der Modellturbinen-Prüfstand aktuell parallel zum MAGPI Projekt um einen Brennkammersimulator stromauf der ersten Statorreihe der Turbine erweitert. Dieser Brennkammersimulator wird es erlauben, die stark drallbehaftete Strömung einer realen Brennkammer stromauf der Turbine einzustellen und deren Einfluss auf die erste Statorreihe zu untersuchen. Weiterhin soll in Ergänzung zum MAGPI Projekt der Einfluss des Brennkammerdralls auf die nabenseitige Sperrluft- und/oder RIDN-Ausblasung untersucht werden.
