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by Tobias Glasenapp (Author)
Die Reduzierung der Schadstoffemissionen ist eines der Entwicklungsziele der Hersteller von stationaren Gasturbinen und Flugtriebwerken. Dieses Ziel wird unter anderem durch eine Steigerung des thermischen Wirkungsgrades erreicht. Zur Wirkungsgradsteigerung setzt sich das Bestreben nach steigenden Druckverhaltnissen und Turbineneintritts -temperaturen in zukunftigen Generationen von Gasturbinen fort. Folglich ist eine intensive und gleichzeitig effiziente Kuhlung der thermisch hochbelasteten Bauteile notwendig. Dies erfordert eine verbesserte Vorhersagegenauigkeit fur bisherigen Kuhlverfahren in Bezug auf die verschiedenen Betriebsparameter, zu denen auch die Oberflachenrauigkeit gehort. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der Oberflachenrauigkeit auf den lokalen Warmeubergang und die Filmkuhleffektivitat stromab von konturierten Filmkuhlbohrungen untersucht. Als Vergleichsbasis dient eine analoge Konfiguration mit hydraulisch glatter Oberflache. Zur Bestimmung der Zielgrossen wird Infrarotthermografie unter Anwendung des Superpositionsprinzips der Filmkuhlung eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen die Effekte der Rauigkeit und anderer wesentlicher Einflussgrossen wie Turbulenzgrad, Ausblaserate und Teilung. Die Kenntnis uber die gegenseitigen Einflusse der untersuchten Parameter kann zur Auslegung neuer Triebwerksgenerationen und stationarer Gasturbinen herangezogen werden, um benotigte Kuhlluftmengen mit einer erhohten Genauigkeit zu bestimmen. Die Ergebnisse konnen weiterhin dazu genutzt werden, um numerische Berechnungen zu validieren und neue Modellierungsansatze zur Bestimmung des Einflusses der Oberflachenrauigkeit auf die Kuhlwirkung zu uberprufen. Durch das erweiterte Verstandnis kann zukunftig Kuhlluft eingespart und somit der thermische Wirkungsgrad der Maschinen gesteigert werden.
