Titelaufnahme

Titel
Numerische Simulation der Strömung in einem Gleichdruckturbinengitter / von Markus Gregor Hinteregger
VerfasserHinteregger, Markus G.
Begutachter / BegutachterinWillinger, Reinhard ; Werner, Andreas
Erschienen2011
UmfangVI, 62 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)turbomaschinen / Zweifelkriterium / Teilungsverhältnis
Schlagwörter (EN)turbomachinery / Zweifel Criterion
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-60848 Persistent Identifier (URN)
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Numerische Simulation der Strömung in einem Gleichdruckturbinengitter [1.9 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Auslegung einer thermischen Turbomaschine erfordert auf bestimmte Richtwerte zurückzugreifen. Einer dieser Richtwerte ist das optimale Teilungsverhältnis von Zweifel, das auch unter der Bezeichnung Zweifel-Kriterium bekannt ist. Die Aufgabe dieses Richtwertes ist es bei bekannter Schaufelbreite und unter Kenntnis der Geschwindigkeitsdreiecke einer Beschaufelung auf den optimalen Schaufelabstand schließen zu können. Da das Kriterium bereits seit 1945 besteht und es zu der damaligen Zeit nicht die Möglichkeiten gegeben hat es durch eine numerische Simulation zu analysieren, wird genau dies in dieser Arbeit durchgeführt. Dabei wurde ein Sonderfall im Turbinenbau, die Gleichdruckturbine ausgewählt, um an dieser zu zeigen wie sich die Veränderung des Teilungsverhältnisses auf die Verluste in einem Gitter auswirkt.

Bevor mit der Simulation begonnen wurde sind einige Angaben zur Gleichdruckbeschaufelung gemacht worden, darunter ein kurzer Überblick über die geschichtliche Entwicklung, der Vergleich zwischen den zwei Typen der Beschaufelungen im Turbinenbau und nicht zuletzt die Definition der Gleichdruckschaufel unter Verwendung des Reaktionsgrades.

Als nächstes wurden die Grundlagen der numerischen Strömungsmechanik etwas genauer betrachtet auf denen das kommerziell erhältliche CFD Programm, das zur Berechnung der Strömung verwendet wurde, aufbaut. Nach Abschluss der Simulation wurden die Ergebnisse der Simulation mit theoretischen Berechnungen verglichen, um die Richtigkeit dieser validieren zu können. Im Anschluss konnte die Auswertung der gewonnenen Ergebnisse und ein Vergleich mit dem Zweifel-Kriterium und anderen Richtwerten gemacht werden.

Zusammenfassung (Englisch)

For designing thermal turbomachinery it is necessary to refer to certain guidelines. One of those guidelines is used to find the optimal pitch ratio. It was established by Zweifel and is therefore also called the "Zweifel Criterion". After the width of the blades and the velocity triangles have been determined, it is possible to calculate the optimal blade distance in order to cause a minimum of losses. Because this criterion was found already 1945, at a time when CFD simulations were not yet known, this work was essential to analyse the Zweifel Criterion using CFD.

The following investigations focused on a special type of blading, used in an impulse turbine. The blade distances of the mentioned turbine type were adjusted in order to record the amount of losses for each case.

Before actually starting with the simulation, some general information regarding the impulse turbine were supplied: Starting with an historical overview of its development, giving further information about the two types of axial turbines commonly used and then describing the actual definition of an impulse turbine.

Further on followed the observation of the basic equations of numerical fluid dynamics, in order to find out how the commercial CFD programme, which was used for solving the flow problem, works. Aditionally the results of the simulation were compared with a theoretical approach of the problem in order to validate the CFD solution. Only after this process was completed the evaluation of the computational results and a comparison with the Zweifel Criterion could be made.