Entwicklung und Analyse eines innovativen Filmkühlverfahrens für hochbelastete Gasturbinenschaufeln

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss der geometrischen Anordnung der „Double Jet“ Filmkühlungsbohrungen auf die Ausbildung der Sekundärströmungen, des Anti-Nierenwirbels und der Kühleffektivität zu untersuchen. Hierbei wird die Bereitstellung von Erkenntnissen zur Strahlstruktur, Strahlausbreitung und des Mischungsverhaltens des „Double Jet“ Kühlfilms für den Einsatz in Gasturbinen erarbeitet, so dass die konstruktiven Vorrausetzungen zur Anwendung und Optimierung der „Double Jet“ Filmkühlung in realen Gasturbinen schon im Designprozeß eingebracht werden können. Die detaillierte Untersuchung des „Double Jet“ Kühlfilms zur Erlangung des Grundverständnisses für die im Kühlfilm stattfindenden Wirbelphänomene schließt folgende Fragestellungen ein: - Was sind die Hauptgründe für die Ausbildung von Wirbelstrukturen innerhalb der Hauptströmung bei der Ausblasung aus Kühlbohrungen und wie kann die Art der Wirbelbildung durch geometrische Anordnung, Ausrichtung und Form der Kühlbohrung verändert werden. - Welchen Einfluss haben die bei der Ausblasung entstehenden Wirbelstrukturen auf die Kühlfilmausbreitung. - Wie können die entstehenden Wirbelstrukturen vorteilhaft in Form eines Anti- Nierenwirbels für die Ausbreitung des Kühlfilms verwendet werden und unter welcher Voraussetzung stellt sich bei der Verwendung der „Double Jet“ Technologie ein Anti-Nierenwirbel ein. - Welchen Einfluss hat die Ausrichtung und die Distanz der einzelnen „Double Jet“ Bohrungen auf die Kühleffektivität und die Strömungsstruktur des entstehenden Kühlfilms. - Welche Strömungsphänomene treten bei der Verwendung von „Double Jet“ Bohrungen in einer eng angeordneten Kühlreihe auf und was bedeutet dies für die Kühleffektivität.