Zur Strömungsphysik der Turbulenten Mischung an Filmgekühlten Turbinenschaufel-Hinterkanten

In Fortsetzung fruherer Arbeiten am Institut fur Thermische Stromungsmaschinen befasst sich der Autor des vorliegenden Bandes der Schriftenreihe mit der Untersuchung filmgekuhlter Hinterkanten von thermisch hochbelasteten Gasturbinenschaufeln. Zur Reduktion von aerodynamischen Verlusten sind die Hinterkanten haufig mit einer zuruckgeschnittenen Druckseite ausgefuhrt. Die vorangegangenen Arbeiten hatten gezeigt, dass periodisch an der Lippe der zuruckgeschnittenen Druckseite ablosende...
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In Fortsetzung fruherer Arbeiten am Institut fur Thermische Stromungsmaschinen befasst sich der Autor des vorliegenden Bandes der Schriftenreihe mit der Untersuchung filmgekuhlter Hinterkanten von thermisch hochbelasteten Gasturbinenschaufeln. Zur Reduktion von aerodynamischen Verlusten sind die Hinterkanten haufig mit einer zuruckgeschnittenen Druckseite ausgefuhrt. Die vorangegangenen Arbeiten hatten gezeigt, dass periodisch an der Lippe der zuruckgeschnittenen Druckseite ablosende Wirbel mit der Filmstromung entlang der Kuhlflache interagieren und die lokale Kuhleffektivitat massiv beeinflussen. Herr Schneider widmet sich in seiner Arbeit der Frage, weshalb eine Steigerung der Ausblaserate der Filmkuhlung unter bestimmten Voraussetzungen die Kuhlwirkung nicht verbessert sondern sie sogar reduziert. Zur Klarung dieser Fragestellung wahlt Herr Schneider eine rein numerische Vorgehensweise unter Verwendung zeitlich und ortlich hochaufgeloster Verfahren, die den grossten Teil des turbulenten Spektrums direkt berechnen. Mit diesem Ansatz reduziert er einerseits die bei der klassischen Turbulenzmodellierung auftretenden Fehler auf ein Minimum und nutzt andererseits die Moglichkeit, die fur die Mischung relevanten turbulenten Strukturen zu identifizieren und im Detail zu analysieren. Seine numerischen Studien fuhrt er anhand zweier praxisrelevanter abstrahierter Hinterkantenkonfigurationen durch. Zu beiden Fallen liegen experimentelle Ergebnisse vor, die zur Validierung des numerischen Verfahrens herangezogen werden. Mit Hilfe der hochaufgelosten Grobstruktur-Simulation gelingt es Herrn Schneider, den an die koharenten Strukturen gekoppelten Warmetransport aufzuzeigen. Daruber hinaus wird der Einfluss der Turbulenz der im Kuhlkanal eingebauten Streben auf das Mischungsfeld sowie auf die Ausbildung bzw. Unterdruckung von koharenten Stromungsstrukturen an der zuruckgeschnittenen Lippe deutlich. Die vorliegende Arbeit liefert somit weitere wertvolle Hinweise fur die aerothermische Auslegung gekuhlter Hinterkanten von Gasturbinenschaufeln. Daruber hinaus hilft sie bei der Auswahl von geeigneten numerischenModellierungsansatzen zur Unterstutzung der Auslegung durch eine begleitende numerische Analyse.