Turbomaschinen für Hydrogen Technologien, Teilvorhaben: Robustes Dämpferdesign und Analyse von Kaskadenströmungen (AP 3.2, AP 4.6c)

Description: Ziel des AP 3.2 ist es, in einem kombinierten numerisch-experimentellen Ansatz das Schwingungsverhalten von Gasturbinenschaufeln zu untersuchen, welche einer multifrequenten Anregung ausgesetzt und durch Reibungsdämpfer nichtlinear miteinander gekoppelt sind. Notwendig wird dies aufgrund der Verbrennung neuartiger Arbeitsfluide wie Wasserstoff, wo es noch erhebliche Unsicherheiten hinsichtlich der in der Brennkammer generierten Frequenzspektren der Anregung für die stromab liegenden Laufbeschaufelungen gibt, sodass die heute üblicherweise getroffene Annahme monofrequenter, harmonischer Anregungen, oder zumindest dominanter Harmonischer, aufgegeben werden muss. Die für die Erhöhung der Dämpfung unverzichtbaren Reibdämpfer führen zu Nichtlinearitäten, die es verbieten, verschiedene Frequenzanteile linear zu superponieren. Hier sind wesentliche Modellerweiterungen vorhandener Berechnungstools sowie insbesondere auch die experimentelle Validierung an einem realitätsnahen Versuchsträger in Blisk-Bauweise (blade integrated disk) unter Rotation notwendig, mit dem Ziel, durch Simulationen robuste und für ein breites Frequenzspektrum optimierte Reibdämpfer zu definieren und ihre Wirkungsweise auch experimentell nachzuweisen. Ziel des AP 4.6c ist die Inbetriebnahme eines virtuellen Kaskadenprüfstandes und aller dafür notwendigen Verfahren im Strömungslöser TRACE. Dafür werden Referenzdaten und Workflows für den Aufbau der Modelle, die Qualitätssicherung der Simulationsergebnisse und die Auswertung der relevanten Größen erarbeitet. Der virtuelle Kaskadenprüfstand soll zukünftig physische Experimente ergänzen und Einblicke in Bereiche der Strömung liefern, die messtechnische nicht, oder nur unter hohem Aufwand zu untersuchen sind.

SupportProgram

Tags: Wasserstoff ? Qualitätsmanagement ? Brennkammer ? Spektrum ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Mitwirkung)
• Leibniz Universität Hannover (Projektverantwortung)
• MAN Energy Solutions SE (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Duisburg-Essen (Mitwirkung)

Last harvest: 01.01.1970 00:00

Time ranges: 2023-10-01 - 2027-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Robust damper design and analysis of cascade flows (WP 3.2, WP 4.6c)
  Description: The aim of WP 3.2 is to investigate, in a combined numerical-experimental approach, the vibration behavior of gas turbine blades which are subjected to multifrequency excitation and are nonlinearly coupled to each other by friction dampers. This becomes necessary due to the combustion of novel working fluids such as hydrogen, where there are still considerable uncertainties regarding the frequency spectra of the excitation generated in the combustor for the downstream moving blades, so that the assumption of monofrequency harmonic excitations, or at least dominant harmonics, usually made today must be abandoned. The frictional dampers, which are essential for increasing damping, lead to nonlinearities that prohibit superposing different frequency components linearly. Here, essential model extensions of existing calculation tools and, in particular, experimental validation on a realistic test carrier in blisk design (blade integrated disk) under rotation are necessary, with the aim of defining robust friction dampers optimized for a broad frequency spectrum by means of simulations and also demonstrating their mode of action experimentally. The aim of WP 4.6c is to commission a virtual cascade test rig and all the necessary procedures in the flow solver TRACE. For this purpose, reference data and workflows for the construction of the models, the quality assurance of the simulation results and the evaluation of the relevant variables will be developed. In the future, the virtual cascade test bench will complement physical experiments and provide insights into areas of the flow that cannot be investigated by measurement or only at great expense. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128210

Status

Aktiv

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