ForschungLeistungsspektrumVersuchsstände
Nieder­geschwindig­keits-Axial­diffusor

Niedergeschwindigkeits-Axialdiffusor

Der Axialdiffusorprüfstand ist ein Modell eines Abgasdiffusors einer Gasturbine in Schwerbauweise im Maßstab 1:10.

Einsatzgebiete

  • Untersuchung von Einströmparametern auf das Betriebsverhalten von Abgasdiffusoren
  • Erforschung des Einflusses von Stützrippen auf die Sekundärströmung in Ringdiffusoren 

Beschreibung

Die Umgebungsluft wird durch einen stufenlos verstellbaren Vordrallerzeuger nach einer radial-axialen Umlenkung in einen (optional mit oder ohne Stützrippen versehenen) Ringdiffusor gesaugt. Dem Ringdiffusor kann ein rotierendes Speichenrad zur Nachlaufdellenerzeugung vorgeschaltet werden, um eine realitätsnahe Turbinenabströmung zu erzeugen. Über das Speichenrad kann zusätzlich eine Spaltströmung über den Umfang hinzugefügt werden. Nach dem Ringdiffusor Strömt die Luft durch einen konischen Diffusor in eine Beruhigungskammer mit einem Wabengleichrichter. Zur Simulation verschiedener Turbinenbetriebspunkte können unterschiedliche Parameter wie z.B. Massenstrom, Drehzahl des Speichenrades, Vordrall der Einströmung, Öffnungswinkel des Ringdiffusors sowie Massenstrom und Drall der Spaltströmung variiert werden.

Die intensiven experimentellen Untersuchungen sollen dazu beitragen Auslegungsrichtlinien für effizientere Abgasdiffusoren zu ermitteln. Das Strömungsfeld eines Abgasdiffusors ist typischerweise durch instationäre Effekte der letzten Turbinenstufe und durch die Stützrippen, die aufgrund der Rotorlagerung benötigt werden, geprägt. Dieses komplexe Strömungsfeld ist vom Betriebspunkt der Turbine abhängig und muss gut verstanden werden, um die Effektivität steigern zu können. Daher kommen an diesem Prüfstand sowohl stationäre als auch instationäre Messtechniken zum Einsatz, um das Strömungsfeld des Diffusors zu untersuchen und somit verbesserte Auslegungsrichtlinien zu ermitteln.

Bild - Verfügbare Speichenräder für die Generation der Nachlaufdellen Bild - Verfügbare Speichenräder für die Generation der Nachlaufdellen Bild - Verfügbare Speichenräder für die Generation der Nachlaufdellen
Verfügbare Speichenräder für die Generation der Nachlaufdellen
Bild - Niedergeschwindigkeitsaxialdiffusor Bild - Niedergeschwindigkeitsaxialdiffusor Bild - Niedergeschwindigkeitsaxialdiffusor
Der Niedergeschwindigkeitsaxialdiffusor des TFDs

Eingesetzte Messtechnik

  • Stationäre und instationäre Druckmesstechnik
  • Temperaturmesstechnik (Typ K)
  • Radial Traversierung mit stationären Mehrloch-Strömungsvektorsonden an vier axialen Positionen
  • Radiale Traversierung mit Hitzdraht-Sonden
  • 3d-CTA Sonden zur Messung der Geschwindigkeitsvektoren und der Turbulenz des Strömungsfeldes
  • 2d-LDA (Laser Doppler Anemometrie)
  • PIV (Particle Image Velocimetry)

Kenndaten

Luftmassenstrom7 kg/s
Mach-Zahl im Diffusoreintritt0,1
Reynolds-Zahl im Diffusoreintritt4x105
Nachlaufdellengeneratormax. 3.000 1/min
Variable Diffusorgeometrien
Variabler Eintrittsdrall
Variable Spaltmassenströmung (Massenstrom und Drall)