InnoTurbinE - AP2.1a

  Schnitt durch eine Radialverdichterstufe Urheberrecht: © IKDG

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Motivation

Moderne Radialverdichterstufen werden mit Hilfe von CFD Softwaretools entwickelt. Während des Entwicklungsprozesses werden die vielversprechendsten Stufen- und Koponentendesigns ausgewählt, gefertigt und in einem Radialverdichterprüfstand experimentell untersucht. Die gewonnenen experimentellen Ergebnisse werden zur Validierung der numerischen Vorhersage, aber auch zur Verbesserung des numerischen Modells und damit der Vorhersagegüte genutzt. Zusätzlich wird mit Hilfe der experimentellen und numerischen Untersuchungen das Verständnis über Strömungsphänomene in Radialverdichtern erweitert.

 

Methoden

Schnittbild einer Radialverdichterstufe Urheberrecht: © IKDG

Im bereits erfolgreich abgeschlossenen Forschungsvorhaben COOREFLEX-Turbo 1.3.9 „Erweiterung der Betriebsbereichsgrenzen von radialen Gasverdichtern für flexible Energiespeicheranwendungen“ wurde durch geometrische Konturierung der Kanalwände im Bereich des Diffusors der stabile Betriebsbereich erweitert und gleichzeitig der Stufenwirkungsgrad verbessert. Eine der entwickelten Konturierungen ist beispielhaft in Abbildung 2 dargestellt, die durch lokalen Materialauf- (bump) und Materialabtrag (indentation) gekennzeichnet ist.

Aufbauend auf diesem Vorhaben soll im Forschungsvorhaben „Erweiterung des Betriebsbereichs von Radialverdichterstufen für Gas- und Energiespeicheranwendungen“ eine Methode zur automatischen Optimierung des Statorteils einer Radialverdichterstufe entwickelt werden. Die Optimierungsmethode wird dann zur aerodynamischen Auslegung automatisch optimierter Statordesigns eingesetzt. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen werden analysiert und gegen experimentelle Versuchsdaten validiert. Sowohl die numerischen als auch die experimentellen Ergebnisse des Projekts werden zur Ableitung von Design Guidelines, welche Empfehlungen zur Erweiterung des stabilen Betriebsbereichs bei gleichzeitiger Erhaltung hoher Wirkungsgrade hocheffizienter Radialverdichterstufen enthalten, genutzt.

 

Förderung

Das Projekt wird finanziell mit Mitteln des BMWi, sowie der MAN Energy Solutions unterstützt.

Den Obmann des zugehörigen projektbegleitenden Ausschusses stellt die MAN Energy Solutions.

 

Projektpartner

  1. MAN Energy Solutions SE