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Untersuchungen zum Einsatz adaptiver Beschaufelungen in Turbomaschinen


Project Details
Project duration: 01/200112/2005


Abstract
In Turbomaschinen dienen verstellbare Gitter zur Anpassung des Betriebspunktes an die von der Anlage geforderten Bedingungen. Diese Verstellung erfolgt durch eine Umstaffelung der Beschaufelung und ist mit Spalten an Nabe und Gehäuse sowie zusätzlichen Verlusten aufgrund von Fehlanströmungen verbunden. Hinzu kommt ein konstruktiv recht aufwendiger Mechanismus, der für die kollektive Verstellung der Blätter erforderlich ist. Deutliche Vorteile würde eine Beschaufelung bieten, die ihre Form den sich ändernden Anforderungen anpasst. Vor diesem Hintergrund wurden Studien mit dem Ziel durchgeführt, Möglichkeiten zur Gestaltänderung von Beschaufelungen durch innere Kräfte zu finden. Die thermischen, aerodynamischen und mechanischen Randbedingungen und Anforderungen orientieren sich dabei an denen von Eintrittsleiträdern axialer Turboverdichter.
Als aussichtsreichstes Konzept einer adaptiven Beschaufelung haben die Studien zu einer kinematischen Kette als Aktuator geführt, die mit einer aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten strömungsführenden Oberfläche in Verbindung steht. Im Rahmen der Untersuchungen wurde ein derartiges Gitter aerodynamisch und mechanisch ausgelegt, gefertigt und in einem ebenen Gitter im Vergleich mit einem starren Profil vermessen. Mit Hilfe der Experimente konnten deutliche Vorteile gegenüber der konventionellen Bauweise bei großen Umlenkungen nachgewiesen werden. Demgegenüber ergeben sich im unverstellten Zustand etwas höhere Verluste infolge der segmentierten Profiloberfläche.

Last updated on 2017-11-07 at 14:51