Einsatz moderner Schaufelgeometrien im endwandnahen Bereich einer Hochdruckturbine

In einer hochbelasteten Turbinenstufe stellen Sekundärströmungsverluste einen großen Anteil der Gesamtverluste dar. Insbesondere das Einblasen von Kühlluft zwischen einem Stator und einem Rotor - Sperrluft genannt - führt zu einer Interaktion der Kühlluft mit der Hauptströmung und steigenden Sekundärströmungsverlusten. Der Einsatz von Kühlluft ist aufgrund der hohen thermischen Belastung in den ersten Turbinenstufen zwingend erforderlich. Der Einsatz nicht-achsensymmetrischer Endwände hat sich als effektives Mittel zur Reduzierung von Sekundärströmungen im Endwandbereich erwiesen. In dieser Arbeit werden die Vorteile einer nicht-achsensymmetrischen Endwand zu einer achsensymmetrische Endwand anhand experimenteller Daten auch unter dem Einfluss der Kühlluft vorgestellt. Um die mechanisch hochbelasteten Schaufeln zu entlasten werden aus strukturmechanischen Aspekten deckbandlose Turbinenschaufeln eingesetzt. Durch den Verzicht des Deckbandes entstehen im Blattspitzenbereich komplexe Sekundärströmungen, die maßgeblich zur Verlustentstehung in der oberen Kanalhälfte verantwortlich sind. Um diese Verluste zu reduzieren wird eine neuartige Blattspitzengeometrie, der Squealer-Winglet, vorgestellt und messtechnisch untersucht.