Das Projekt "Cleansky 7th Fwp - Quantification of the Degradation of Microstructured Coatings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mess- und Regelungstechnik durchgeführt. For a successful geometrical characterization of the described micro-structured coatings, the lateral resolution of the measurement device should be higher than 250 nm. Therefore, a confocal microscope or white light interferometer will be used for the laboratory measurements. To obtain reliable and accurate geometrical information, the optical measurement results will be verified by a secondary electron microscope (SEM). Its advantage is the higher lateral resolution and the ability to detect steep angles. Though a SEM only produces 2D images, it is possible to evaluate the 3D-geometry of local structures using the shape from shading method. For a degradation analysis, the 3D measurement results will be used for calculation of the task-relevant geometric parameters. For this purpose different mathematical instruments such as Fourier analysis and statistical estimation can be used. The parameters are presented as histograms and correspondent distributions. The solutions, which were developed for laboratory tests, cannot be directly used for quasi-real time measurements because the micro-coating production rates are usually distinctly higher. For this reason, the surface is examined using 2d cameras. Here not the real 3D topography, but secondary characteristics, such as the specific reflection of corners or the darker indications from tilted surfaces, are being controlled. The areal scanning will be achieved with the aid of highly precise linear axes. If a divergence from the desired course is found during the camera examination, this spot will be examined with confocal microscopes. These microscopes can be installed on positioning devices. The 3D measurement results are additionally tested for their precision and robustness. If necessary, improvements may be implemented which aim particularly at the elimination of oscillations in the system. In conclusion, time optimization is performed by distributing the control of the system on several synchronized workstations.
Das Projekt "Iterative Optimierung der Fertigung lokal angepasster Riblet-Strukturen auf einer dreidimensionalen Turbomaschinenbeschaufelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die iterative Optimierung des Fertigung lokal angepasster Riblet-Strukturen auf dreidimmensionalen Turbomaschinenbeschaufelungen. Der Fertigungsprozess wird seitens des Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) mit Hilfe der Simulationssoftware CutS simuliert. Aus der Simulation des Fertigungsprozesses lassen sich Rückschlüsse auf die Kosten der Fertigung ziehen. Diese (zusätzlich) anfallenden Fertigungskosten werden den erwarteten, reduzierten Betriebskosten, bedingt durch Verringerung der Wandschubspannung und der damit einhergehenden Erhöhung des Wirkungsgrades durch die Riblet-Strukturen, gegenübergestellt. Die Abschätzung der aerodynamischen Einflüsse der Riblet-Strukturen wird mit Hilfe der Strömungssimulationssoftware MISES durchgeführt, der zuvor der Riblet-Effekt implementiert wurde. Einen wesentlichen Einfluss auf die Wirkungsweise der Riblet-Strukturen bilden fertigungsbedingte Übergangsbereiche zwischen zwei konstanten Riblet-Geometrien. Dieser Einfluss wird im Rahmen des Projektes vStruct in der Strömungssimulationssoftware MISES implementiert. Die zur Implementierung notwendigen mathematischen Korrelationen werden mit Hilfe von Large Eddy Simulationen gewonnen.
Das Projekt "Riblets für Verdichterschaufeln - Entwicklung von Fertigungsverfahren zur lokalen Strukturierung; Charakterisierung der Oberflächen und experimentelle Bewertung der Verlustminderung, Untersuchung des Verschmutzungsverhaltens, Vorbereitung der Übertragung auf 3-D Verdichterprofile, Untersuchung des Einflusses von Riblets auf die Transition" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik durchgeführt. Dieser Fortsetzungsantrag setzt sich das Ziel, die wissenschaftlichen Grundlagen dafür zu schaffen, dass die industrielle Herstellbarkeit und aerodynamische Wirksamkeit von lokal angepassten Riblet-Strukturen auf der Saug- und der Druckseite von Verdichterschaufeln auf dreidimensionalen Schaufelgeometrien verwirklicht werden kann. Hierfür werden am TFD die mit den industriellen Fertigungsprozessen Schleifen (IFW) und Laser-Bearbeitung (LZH) gefertigten Riblet-Strukturen aerodynamisch untersucht und bewertet. In der zweiten Antragsphase zeigten lokal angepasste Riblet-Strukturen auf der Saugseite von NACA 65-10 Verdichterprofilen eine zusätzliche Minderung der Profilverluste im Vergleich zu Riblets mit konstanter Rillenweite und -Höhe. Diese Wirksamkeit soll in der dritten Antragsphase für lokal strukturierte Riblets auf der Druckseite untersucht werden. Für die zukünftige Anwendung von Riblets in industriellen Gasturbinenanlagen wird in der dritten Antragsphase grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen wie der Verschmutzung von Riblets bei realitätsnahen Anströmungsbedingungen und der Wirksamkeit von Riblets bei Schräganströmung sowie Inzidenzvariation nachgegangen. Die aerodynamischen Einflussfaktoren auf die Grenzschichttransition von Riblet-strukturierten Oberflächen werden in einer geeigneten Strömung isoliert und bewertet. Die numerische Berechnung der Widerstandsbeeinflussung von Riblets wird durchgeführt, um zu klären, warum der kumulative Effekt der Widerstandsminderung durch Riblets an einem Profil größer ist als der reine Effekt der Minderung der Oberflächenschubspannung.