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- W1509087997 abstract "Steigende Turbineneintrittstemperaturen, die Forderung nach einem moglichst geringen Kuhlluftmassenstrom sowie zunehmende Temperaturen der Kuhlluft selbst, stellen die Kuhlsysteme von Turbinenschaufeln in Flugtriebwerken vor stetig wachsende Anforderungen. Das Ziel interner Kuhlmethoden ist, einen moglichst hohen Warmeubergang zu erreichen. Die sogenannte Zyklonkuhlung, welche bisher in Flugtriebwerken noch nicht eingesetzt wird, weist dahingehend ein groses Potenzial auf. Hierbei wird dem Kuhlfluid im schaufelinternen Kuhlkanal ein Drall aufgepragt. Die hieraus entstehenden, hochkomplexen internen Stromungsphanomene konnen sich jedoch negativ auf das Verhalten der externen Schaufelkuhlung, der sog. Filmkuhlung auswirken, und im Gesamtkuhlkonzept der Turbinenschaufel eine interne Verbesserung zunichte machen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, diese Auswirkungen der Zyklonkuhlung auf die Filmkuhlung zu untersuchen. Somit werden der Entwicklung wichtige, auslegungsrelevante Grundlagen und Randbedingungen zukunftiger Kuhlungssysteme zur Verfugung gestellt.Hierfur wird auf der Oberflache eines symmetrischen Turbinenschaufelmodells mit einer Reihe von acht zylindrischen Filmkuhlbohrlochern die adiabate Filmkuhleffektivitat vermessen, wobei der zylindrisch ausgestaltete Vorderkantenkanal mit verschiedenen Stromungsformen beaufschlagt wird. Wahrend eine rein axiale Durchstromung als Referenz dient, liegt die Aufmerksamkeit auf drallbehafteten Stromungen, welche durch unterschiedliche Drallerzeugerarten generiert werden. Variiert werden jeweils die Drallrichtung sowie die dimensionslosen Kennzahlen: globale Ausblaserate und globale Filmkuhlabnahme.Die adiabate Filmkuhleffektivitat wird mittels der hier weiterentwickelten, Online-kalibrierten Ammoniak-Diazo-Technik vermessen. Zusatzlich werden Stromungsvermessungen im Zyklonkanal und am Austritt der Filmkuhlbohrungen sowie numerische Simulationen in den Bohrungen durchgefuhrt. Hiermit wird versucht, den Ursprung der an der Schaufel-oberflache auftretenden Phanomene zu ergrunden.Die Werte der adiabaten Filmkuhleffektivitat weisen eine hohe Abhangigkeit von der Drallsituation im Zyklonkanal auf. Im Speziellen bestimmt die Einstromsituation am Filmkuhlbohrlocheintritt die Bildung von bohrungsinternen Abloseblasen, bzw. Ruckstromzonen, was wiederum die Geschwindigkeitsverteilung des Kuhlfluids am Bohrungsaustritt beeinflusst. Durch Ubergeschwindigkeiten aufgrund eines inhomogenen Ausstromprofils, dringt das Kuhlfluid starker in die Hauptstromung ein und die Kuhlwirkung an der Schaufeloberflache lasst nach. Dies ist vor allem bei hohen Umlenkwinkeln am Ort der Einstromung in die Filmkuhlbohrung sowie bei niedriger Filmkuhlabnahme zu beobachten. Durch eine symmetrische Anbringung einer weiteren Bohrungsreihe wird die Interaktion zweier Drallorientierungen untersucht. Die unterschiedliche interne Versperrung der Filmkuhlbohrlocher durch Ruckstromzonen, aufgrund der verschiedenen Zustromwinkel, bewirkt eine druckverlustinduzierte Massenstromverschiebung. Somit andern sich die bohrlochspezifischen Ausblaseraten um bis zu 50% gegenuber der globalen Ausblaserate. Dies hat wiederum eine Variation der Eindringtiefe des Kuhlfluids in die Hauptstromung und hieraus folgend eine unterschiedliche Kuhlwirkung an der Oberflache zur Folge." @default.
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