Staubströmung in Gasturbinen und Komponenten

Bei der Energierückgewinnung hinter petrochemischen Anlagen und bei der Kohleverbrennung in modernen Fließbettanlagen sind Gasturbinen nachgeschaltet, die bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten Gase entspannnen, die einen relativ hohen Staubanteil enthalten. Dabei entstehen beträchtliche Erosionen, die die Lebensdauer der Schaufeln und damit die Funktionsfähigkeit der Anlage mindern. Zur strömungstechnischen Untersuchung dieser Vorgänge sowohl in der turbulenten Hauptströmung als auch in den Grenzschichten erfolgen rechnerische Untersuchungen, die die Staubströmung (particulate flow) an numerisch definierten Teilchen zu erfassen versuchen und beobachtete Erosionsphänomene benutzen, um Vorhersagen für neue schnellaufende Gasturbinen dieser Art zu ermöglichen. Dazu wurden Schleppversuche angestellt, um das Verhalten der Staubteilchen in den Grenzschichten im Bereich mittlerer Reynoldszahlen und die Auswirkungen der Saffman- und Magnuskraft zu erforschen.Da in modernen Gasturbinenstufen sehr hohe Auftreffgeschwindigkeiten der Teilchen auftreten, wurde ein Erosionsprüfstand zum Einbau in die Überschallkaskade des Institutes vorbereitet, in dem Auftreffgeschwindigkeiten im Bereich von 500 bis 600 m/s erreicht werden, wobei die Bewegung der Staubteilchen beim Durchgang durch Stoßfronten optisch verfolgt und die entstandenen Erosionskrater ausgemessen sowie auch die Refexionswinkel ermittelt werden.