Aufgabenstellung

Die Kühlung thermisch und mechanisch hochbelasteter Hochdruckturbinenschaufeln (HDT-Schaufeln) ist den Betrieb von modernen Gasturbinen und Flugtriebwerken unverzichtbar. Am ITS wird die Kühleffektivität verschiedener Schaufelkühlungskonzepte an einem maschinenähnlichen Prüfstand experimentell untersucht und bewertet. Ergänzende numerische Untersuchungen liefern hochaufgelöste Temperaturfelder der experimentellen Geometrie. Diese Ergebnisse sollen für die Lebensdauerermittlung von Turbinenschaufeln genutzt werden. Voraussetzung hierfür ist die Übertragbarkeit der Prüfstandsdaten auf die realen Einbau- und Betriebsbedingungen im Triebwerk.

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll daher eine Methode zur geeigneten Thermalmodellierung entwickelt werden, die hochaufgelöste Temperatur- und Spannungsfelder der Schaufel im realen Betrieb liefert. Die Arbeit umfasst folgende Aufgaben:

• Literaturrecherche zu Turbinenschaufelkühlung, Wärmeübergang, Hochtemperaturwerkstoffen, Schadensmechanismen und Ähnlichkeitstheorie
• Analyse relevanter Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Prüfstand und Triebwerk
• Entwicklung und Bewertung von Übertragungsmethoden anhand charakteristischer Kennzahlen (Mach, Reynolds, Nusselt, Biot) und Abschätzung des resultierenden Fehlers
• Anwendung und Vergleich der Methoden sowie Ableitung einer geeigneten Methode zur Bestimmung lokaler Temperaturen und thermischer Spannungen