Filmkuhlung Thermisch Hochbelasteter Gasturbinenschaufeln

In der vorliegenden Arbeit wird die Wirksamkeit von Diffusorbohrungen zur Filmkuhlung von Gasturbinenschaufeln detailliert analysiert. Unter breit angelegter Variation der die Bohrungsgeometrie festlegenden Parameter sowie der Betriebsbedingungen am Bohrungs-ein- und -austritt werden die fur die Kuhlwirkung relevanten Effekte herausgearbeitet. Insbesondere werden auch die Einflusse der Querstromung im Schaufelinneren, die Auswirkungen variabler Freistromturbulenz sowie periodisch instationare turbulente Nachlaufe auf der Heissgasseite berucksichtigt. Die Untersuchungen stutzen sich auf die aus thermographischen Messungen gewonnenen Verteilungen der adiabaten Filmkuhleffektivitat und des Warmeubergangskoeffizienten sowie auf durch Druck- und Temperaturmessungen ermittelte Durchflussbeiwerte. Neben einer Bestimmung dieser Grossen aus dem Experiment dienen begleitend durchgefuhrte numerische Simulationen der Berechnung von Geschwindigkeits- und Temperaturfeldern, welche zur Erklarung der im Experiment beobachteten Phanomene genutzt werden. Aus der Kombination von numerisch errechneten und experimentell ermittelten Daten resultiert ein vertieftes Verstandnis der den Warmeubergang mit Filmkuhlung dominierenden Mechanismen bei konturierten Bohrungen. Die so gewonnene sehr umfangreiche Datenbasis kann weiterhin von Auslegungsingenieuren als Richtschnur genutzt werden, um vorab entscheiden zu konnen, wann der Einsatz der aufwandig zu fertigenden Diffusorbohrungen tatsachlich lohnenswert ist.