Turbo I TurboTech II, Vorhaben 1.315 - Korrelationen fuer S2-Verfahren mit hoher Kuehlluftzumischung Abschlussbericht

The S2 method (2D throughflow, meridian flow or flow line curvation process) has a central role in turbine design. It offers a good compromise between high accuracy and short computing time. The report describes the theory of the S2 method, the basic equations and the calculation method. Modelling of the radial mixture exchange is gone into, and the Gallimore/Cumpsty and Lewis models are described. The latter has been implemented in the S2 method. There is a chapter describing the results of recalculation of a 1.5 stage experimental turbine with cooling air injection for validation of the calculation method. The results of a recalculation of two existing turbines of the Siemens gas turbine family (V63.3A and V84.3A) are presentedIm Rahmen dieses Projektes soll ein S2-Verfahren entwickelt werden, dass den Einfluessen der Kuehllufteinblasungen auf die Aerodynamik und Thermodynamik der Turbine Rechnung tragen soll. Bei der Auslegung von Turbinen spielt das S2-Verfahren (2D-Throughflow-, Meridianstroemungs- oder Stromlinienkruemmungsverfahren) eine zentrale Rolle. Das S2-Verfahren stellt einen guten Kompromiss zwischen Genauigkeit und geringer Rechenzeit dar. Es loest die Erhaltungsgleichungen auf einer sogenannten S2-Stroemungsflaeche, die den Stroemungskanal vom Ein- bis zum Austritt der Turbine und von der Nabe bis zum Gehaeuse beschreibt. Im Rahmen einer Turbinenauslegung stellt das S2-Verfahren die Randbedingungen fuer die Auslegung der Beschaufelung, im Falle einer Nachrechnung kann mit dem S2-Verfahren die Leistung und der Turbinenwirkungsgrad bestimmt werden. Der Bericht stellt im Kapitel 2 die Theorie des S2-Verfahrens vor. Es werden die zugrunde liegenden Gleichungen und die Umsetzung in das Rechenverfahren beschrieben. Im Kapitel 3 wird auf das Problem der Modellierung des radialen Mischungsaustausches eingegangen. Die aus der Literatur bekannten Modelle nach Gallimore/Cumpsty und Lewis werden vorgestellt. Letzteres ist in das S2-Verfahren implementiert worden. Im Kapitel 4 werden die Ergebnisse der Nachrechnung einer 1.5-stufigen Versuchsturbine mit Kuehllufteinblasung beschrieben, die der Validierung des Verfahrens dient. Die Ergebnisse der Nachrechnung von zwei ausgefuehrten Turbinen der Siemens Gasturbinenfamilie (V63.3A und V84.3A) werden im Kapitel 5 vorgestellt. (orig.)Available from TIB Hannover: F00B1237+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman