Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

Das Turbinengitter AGTB wird mit folgenden aerodynamischen Daten ausgelegt.
Anströmung
Abströmung (theoretisch)
Machzahl Ma 1 = 0,37 Ma 2 = 0,95
Reynoldszahl Re 1 = 368000 Re 2 = 695000
Winkel β 1 = 133,0° β 2 = 28,3°
Tab. 3.3 – aerodynamische Daten der AGTB-Kaskade
3.2.1 Randbedingungen
Die Kanalströmung in der AGTB-Kaskade berechnen wir als internal flow. Für die
Oberfläche der Turbinenschaufel gelten die Bedingungen des Festkörperrands. Mit und
kennzeichnen wir in der Abb. 3.10 Ein- und Ausströmrand. Die für Turbomaschinen
typische periodische Randbedingung ist in der Abb. 3.10 mit markiert.
Das Turbinengitter AGTB ist am Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal HGK der
Bundeswehr Universität vermessen worden, wobei am Einströmrand ein statischer Druck p 1
von 20000 Pa und eine Anströmdichte ρ 1 von 0,2⋅kg/m³ eingestellt wurde, Ardey [2], Beeck
[7] und Wilfert [40]. Wir bestimmen aus den aerodynamischen Daten die numerischen
Randbedingungen.
Da wir ein inkompressibles Strömungsfeld untersuchen, gilt die Machzahl Ma nach Gl. 3.1
v
Ma = Gl. 3.1
a
mit der Schallgeschwindigkeit a.
a = R ⋅T
⋅κ
Gl. 3.2
Aus Gl. 2.24, Gl. 3.1 und Gl. 3.2 erhalten wir die Gl. 3.3 für die Berechnung der statischen
Temperatur T 1 am Einströmrand der AGTB-Kaskade.
T1
=
1 ⎛ Re1⋅
µ
⋅ 1
R
⎜
⋅κ
⎝ l ⋅ Ma1
2
⎟ ≈
⎠ R ⋅
−
1 ⎟
1 ⋅ l ⋅ Ma ⎟
1 ⎠
2
0,
6
( T ) ⎞ 1 ⎛ −
17,1 ⋅ 10 ⋅ Re ⎞ 52
κ
⋅ ⎜
⎜ 0, 76
⎝ T0
⋅
ρ
Gl. 3.3
Mit den Angaben aus Tab. 3.3 berechnen wir mit dem Energieerhaltungssatz für verlustfreie
Strömung bei einer spezifischen Wärmekapazität für konstanten Druck c p die numerischen
Randbedingungen
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