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Dreidimensionale Berechnung der niederfrequent instationären, transsonischen Strömung in Axialturbinenstufen

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Forschung im Ingenieurwesen Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Für die Untersuchung der aus inhomogenen Strömungsfeldern resultierenden instationären Vorgänge im Laufrad von Axialturbinenstufen wurde ein Finite-Volumen-Verfahren entwickelt, das die dreidimensionale reibungsfreie Berechnung niederfrequent instationärer Strömungen ermöglicht. Die über den Umfang variierenden Strömungsgrößen werden als im mitrotierenden Laufgittersystem zeitabhängige Randbedingungen modelliert. Aus den berechneten Schaufeldruckverteilungen während eines Radumlaufs werden die aus dieser dynamischen Belastung resultierenden Wechseldehnungsamplituden mit einem Finite-Elemente-Programm ermittelt.

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Abbreviations

A x, Aθ, Ar :

Komponenten des Flächenvektors in Zylinderkoordinaten

e :

relative Energiedichte

\(\vec F,\vec G,\vec H\) :

Vektoren der Flußdichte in den Euler-Gleichungen

L :

Anzahl der Volumenelemente eines Bilanzvolumens

\(\vec l\) :

Tangentenvektor

M :

Anzahl der Flächenelemente an der Berandung eines Bilanzvolumens

\(\vec n\) :

Normalenvektor

n x, nθ, nr :

Komponenten des Normalenvektors in Zylinderkoordinaten

p :

statischer Druck

\(\vec Q\) :

Lösungsvektor der Euler-Gleichungen

r :

Koordinate in radialer Richtung

\(\vec S\) :

Vektor der Quellterme der Euler-Gleichungen

\(\vec S'\) :

Vektor der Freiströmterme der Euler-Gleichungen

t :

Zeit

w x, wθ, wr :

Komponenten des Geschwindigkeitsvektors in Zylinderkoordinaten

x :

Koordinate in axialer Richtung

β:

azimutaler Strömungswinkel im Relativsystem

γ:

Konuswinkel, meridionaler Strömungswinkel

θ:

Umfangswinkel, Koordinate in Umfangsrichtung

κ:

Isentropenexponent

ρ:

Dichte

σ:

Courant-Zahl

Ω:

Winkelgeschwindigkeit

i, j, k :

Index inx-, θ- undr-Richtung

kon :

Abdampf

r :

inr-Richtung

t :

Totalzustand

x :

inx-Richtung

α:

Komponente eines Vektors der Euler-Gleichungen

θ:

in θ-Richtung

n :

Index für einen Zeitpunkt

*:

normiert

^:

Wert vor Anwendung der Randkorrektur

−:

Mittelwert

Literatur

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  9. Moser, W.: Endstufenerregung—Niederfrequent instationäre Strömung in langen Endstufen. Abschlußbericht, FVV-Heft 428, 1989.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Thermische Strömungsmaschinen und Maschinenlaboratorium, Universität Stuttgart, Stuttgart, Deutschland

    Jürgen F. Mayer,  Veit Schaber &  Heinz Stetter

Authors
  1. Jürgen F. Mayer
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  2. Veit Schaber
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  3. Heinz Stetter
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Additional information

Der vorliegende Beitrag ist das wissenschaftliche Ergebnis einer Forschungsaufgabe, die von der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV), Frankfurt, gestellt und am Institut für Thermische Strömungsmaschinen und Maschinenlaboratorium der Universität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing.H. Stetter bearbeitet wurde. Die Arbeit wurde durch das Bundeswirtschaftsministerium über die Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AIF) gefördert (AIF-Nr. 7102).

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Mayer, J.F., Schaber, V. & Stetter, H. Dreidimensionale Berechnung der niederfrequent instationären, transsonischen Strömung in Axialturbinenstufen. Forsch Ing-Wes 57, 165–171 (1991). https://doi.org/10.1007/BF02575156

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02575156

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