2020-07-01  –  2024-06-30

2.001.117,00 EUR

Siemens Gas und Power GmbH & Co. KG - Abt. GP PGO TI TEC PRD, Berlin, Bayern

03EE5040A

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01213211/1  –  InnoTurbinE - Innovative Turbomaschinen für nachhaltige Energiesysteme

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Das Vorhaben unterstützt wesentlich die Auslegungs- und Optimierungsprozesse für optimale Effizienz und Lebensdauer von Turbinenkomponenten an unterschiedlichsten Betriebspunkten. Im aktuellen Vorhaben werden neue Konzepte und Module zur multidisziplinaren Optimierung erarbeitet. Bei zukünftigen hocheffizienten Gasturbinen, die einen hochflexiblen Betrieb in einem sehr großen Betriebsbereich gewährleisten können, bekommen aeromechanische Schwingungsanregungen eine viel größere Bedeutung. Für Turbinenschaufeln sind sie Design-beeinflussend und können nicht mehr durch Design vollständig vermieden werden. Daher wird eine gezielte Dämpfungsoptimierung notwendig, die mit dem Schaufeldesign durchgeführt werden muss und nur noch durch eine multidisziplinäre Optimierung erreicht werden kann. Bei der Fertigung sowie dem Betrieb von Gasturbinen werden heute immer größere Datenmengen erzeugt. Ziel ist es, ein datenbasiertes Modell für Varianzen aus dem Fertigungsprozess und für den Betrieb von Turbinenkomponenten zu entwickeln. Dazu werden geeignete Modelle erstellt, welche in der Lage sind, die möglichen Abweichungen aus der vorhandene Datenbasis auf neue Bauteile zu übertragen. Mit Hilfe dieser Modelle werden dann realistische Geometrievariationen und Randwertschwankungen erzeugt, welche dann die Basis für eine probabilistische Lebensdauer- und Performancequantifizierung neuer Komponenten bildet. Ein möglichst großer Wirkungsgrad wird maßgeblich durch den Verbrauch von Kühlluft bestimmt. Zur Steigerung des Wirkungsgrades muss daher der Verbrauch von Kühlluft minimiert werden. Als Verbesserung gegenüber semiempirischen, korrelationsbasierten Berechnungsmethoden stehen bereits sogenannte Konjugierte Simulationsmethoden (Conjugate Heat Transfer) zur Verfügung, welche Strömungsfluid und Bauteil gekoppelt modellieren. Die industrielle Anwendung dieser Methoden soll durch Validierung und Automatisierung möglich gemacht werden.