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Strömung und Mischung in einem Gasturbinen-Brennkammermodell

Findeisen, Jens :
Strömung und Mischung in einem Gasturbinen-Brennkammermodell.
[Online-Edition: urn:nbn:de:tuda-tuprints-9534]
Technische Universität , Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2007)

Official URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-9534

Abstract

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag leisten zum besseren Verständnis der Strömungs- und Mischungsvorgänge in einer Gasturbinen-Brennkammer. Charakteristisch für diese Komponente ist die Vermischung einer verdrallten Hauptströmung mit senkrecht dazu eingeblasenen Sekundärluftstrahlen. Das sich hierbei einstellende Strömungs- und Mischungsfeld ist einerseits dreidimensional mit starken räumlichen Gradienten und hat zudem einen instabilen bzw. instationären Charakter. Für die Entwicklung moderner Gasturbinen-Brennkammerkonzepte ist eine genaue Kenntnis der zugrunde liegenden strömungsmechanischen Vorgänge von großer Wichtigkeit. Neben der Simulation mit modernen numerischen Verfahren ist man hierbei auch auf gezielte Experimente zur Erweiterung des physikalischen Erfahrungsschatzes und zur Verifikation der entwickelten numerischen Modelle angewiesen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden hierzu experimentelle Untersuchungen auf Basis berührungsloser, optischer Messverfahren durchgeführt, welche für die gegebene Versuchskonfiguration adaptiert und teilweise weiterentwickelt wurden. Es konnte so eine Datenbasis zur Verifikation numerischer Modelle geschaffen werden. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse, die insbesondere den instationären Charakter der Strömung betreffen und für die Weiterentwicklung von (Teil-) Modellen von Bedeutung sind, gewonnen.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2008
Creators: Findeisen, Jens
Title: Strömung und Mischung in einem Gasturbinen-Brennkammermodell
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag leisten zum besseren Verständnis der Strömungs- und Mischungsvorgänge in einer Gasturbinen-Brennkammer. Charakteristisch für diese Komponente ist die Vermischung einer verdrallten Hauptströmung mit senkrecht dazu eingeblasenen Sekundärluftstrahlen. Das sich hierbei einstellende Strömungs- und Mischungsfeld ist einerseits dreidimensional mit starken räumlichen Gradienten und hat zudem einen instabilen bzw. instationären Charakter. Für die Entwicklung moderner Gasturbinen-Brennkammerkonzepte ist eine genaue Kenntnis der zugrunde liegenden strömungsmechanischen Vorgänge von großer Wichtigkeit. Neben der Simulation mit modernen numerischen Verfahren ist man hierbei auch auf gezielte Experimente zur Erweiterung des physikalischen Erfahrungsschatzes und zur Verifikation der entwickelten numerischen Modelle angewiesen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden hierzu experimentelle Untersuchungen auf Basis berührungsloser, optischer Messverfahren durchgeführt, welche für die gegebene Versuchskonfiguration adaptiert und teilweise weiterentwickelt wurden. Es konnte so eine Datenbasis zur Verifikation numerischer Modelle geschaffen werden. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse, die insbesondere den instationären Charakter der Strömung betreffen und für die Weiterentwicklung von (Teil-) Modellen von Bedeutung sind, gewonnen.

Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Technische Universität
Collation: X, 87 Bl. : graph.Darst.
Uncontrolled Keywords: Quantitative Light Sheet (QLS), Precessing Vortex Core (PVC)
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 20 Nov 2008 08:26
Official URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-9534
Referees: Schiffer, Prof. Dr.- Heinz-Peter and Tropea, Prof. Dr.- Cameron
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 27 November 2007
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The present work is supposed to contribute to a better understanding of the processes concerning the flow and mixing in a gas turbine combustion chamber. Typical for this kind of flow is the mixing of a swirled main flow with secondary air jets which are injected further downstream. The resulting flow field is three-dimensional with strong spatial gradients and unsteady. For the development of modern gas-turbine-combustor-concepts a detailed knowledge of the underlying processes is essential. Besides the simulation of the flow with modern numerical tools the performance of specific experiments is necessary for the development and verification of new approaches and numerical models. Within the framework of this dissertation experimental investigatons on the basis of non-intrusive optical measuring methods have been performed. These methods were partially enhanced and adapted to test rig. Through this a comprehensive data basis for the development of new numerical models was created. Furthermore these investigations gained insight into the flow phenomena concerning in particular the unsteady flow-behaviour induced by the swirl.English
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