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Optische Messverfahren und Strömungsvisualisierung bei der Untersuchung filmgekühlter Turbinenschaufelhinterkanten

Optische Messverfahren und Strömungsvisualisierung bei der Untersuchung filmgekühlter Turbinenschaufelhinterkanten
Chair:

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress

Place:Darmstadt
Date:23.09 - 25.09.2008
Author:

Hinkeldey, J.
Horbach, T.
Schulz, A.
Bauer, H.-J.

Zusammenfassung

Die immer weiter steigenden Turbineneintrittstemperaturen liegen bereits über den zulässigen Werten für die verwendeten Werkstoffe. Daher muss besonderer Wert auf die Bauteilkühlung gelegt werden.

Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung der Kühlluftausblasung an einer zurückgeschnittenen Turbinenschaufelhinterkante. Bei der Spaltausblasung soll sich die Luft als Film zwischen Bauteil und Heißgas legen. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Ausblasung Ablösewirbel an der Ausblaselippe entstehen, die den Kühlfilm maßgeblich beeinflussen.
Ziel dieser Arbeit war, geeignete Verfahren zur Visualisierung und zur optischen Strömungsmessung zu finden, mit deren Hilfe sich Informationen über das Strömungsverhalten nach der Ausblasung gewinnen lassen. Dabei standen die technischen Realisierbarkeit der Messung und der Komplexität des Messaufbaus, wie auch die Qualität der erfassten Daten im Mittelpunkt.

Es wurden Visualisierungen durch Partikel in der Strömung und mit Hilffe des Schlierenverfahrens durchgeführt und die optischen Messtechniken 'Particle Image Velocimetry' (PIV) sowie 'Backgropund Orientes Schlieren' (BOS) angewandt. Die einzelnen Verfahren werden zunächst vorgestellt und auf ihre Eignung hinsichtlich des beschriebenen Anwendungsfalles überprüft.
Im Anschluss werden Ergebnisse der einzelnen Verfahren präsentiert. Die geeigneten Untersuchungsmethoden können dann für eine Optimierung der Kühlluftausblasung, insbesondere hinsichtlich der Geometrie des Ausblasespaltes genutzt werden.