Strömungen in Turbomaschinen I

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Daniel Jung

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Steckbrief

Eckdaten

Abschluss:
Bachelor, Master
Semester:
Sommersemester
Organisationseinheit:
Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen
Sprache:
Deutsch
 

Inhalt

Turbomaschinen spielen in weiten Teilen unseres Lebens eine bedeutende Rolle. Sie sind Antriebe nahezu aller modernen Flugzeuge, werden im Bereich der Stromerzeugung eingesetzt oder sind wichtiger Bestandteil in Anlagen der Prozessindustrie. Dabei werden immer höhere Anforderungen in Bezug auf Effizienz, Emissionen und Leistungsfähigkeit gestellt. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können ist ein tiefes Verständnis der Thermodynamik, Aerodynamik und Strukturmechanik von Turbomaschinen erforderlich.

Neben der thermodynamischen Kreisprozessauslegung ist vor allem die aerodynamische Auslegung der einzelnen Komponenten essentiell bei der Entwicklung effizienter Turbomaschinen. In der Vorlesung „Strömung in Turbomaschinen I“ soll ein Grundverständnis der speziellen aerodynamischen Vorgänge in subsonischen Verdichtern und Turbinen vermittelt werden. Eigenschaften transsonischer Strömungen sowie weiterführende Kenntnisse in diesen Themenbereich werden in der Folgevorlesung „Strömung in Turbomaschinen II“ vermittelt.

Zum Einstieg in das Thema werden reibungsfrei umströmte Profile mit der Potentialtheorie betrachtet. Anhand dieser Betrachtungsweise soll ein Grundverständnis für die Profilgestaltung und den Auftrieb von Einzelprofilen vermittelt werden. Darauf aufbauend wird die Theorie vom Einzelprofil zum Schaufelgitter erweitert, um Effekte wie Fehlanströmung , Profildicke und -wölbung auf die Schaufelumströmung in einer Turbomaschine herzuleiten. Darüber hinaus werden die bislang gewonnenen Kenntnisse um reibungsbehaftete Einflüsse wie Grenzschichtströmungen und Transition erweitert, welche einen großen Einfluss auf die reale Strömung einer Turbomaschine haben. Dabei soll auch der Einfluss geometriebedingter (z.B. Schaufelteilung) und betriebsbedingter (z.B. Anströmbedingungen) Änderungen auf die Profilumströmung diskutiert werden. Abschließend werden im letzten Teil der Vorlesung die komplexeren 3D-Strömungseffekte (z. B. Sekundärströmungen) und deren Beeinflussung durch dreidimensionale Schaufelgestaltung für Verdichter und Turbinen kategorisiert und analysiert.

 

Themengebiete

  • Potentialtheorie
  • Potentialströmung Einzelschaufel und Schaufelgitter
  • Reibungsbehaftete Schaufelumströmung
  • Subsonischer Axialverdichter
  • Subsonische Axialturbine
 

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