Siemens Energy verwendet eine einzige integrierte Plattform für die Vorhersage der Kühlung von Gasturbinenschaufeln

Ein sicherer und effizienter Betrieb von Gasturbinen basiert auf der Kühlung der Turbinenschaufeln über interne Luftkanäle. Simulationswerkzeuge werden schon lange zur Vorhersage der Temperaturen von Metall und der Belastungen der Schaufeln eingesetzt, aber der Vorgang ist oft zeitintensiv und komplex, beinhaltet viele Einzelschritte sowie die Datenweitergabe zwischen verschiedenen Tools.

In diesem White Paper wird erläutert, inwiefern eine einzige integrierte Plattform, die die Temperaturen von Flüssigkeiten und Festkörpern in den Schaufeln vorhersagt, einen großen Fortschritt gegenüber dem herkömmlichen Arbeitsablauf bei der Konstruktion darstellt. Dieser kombinierte Workflow aus konjugierter Wärmeübertragung/Numerischer Strömungsmechanik (Conjugate Heat Transfer, CHT/Computational Fluid Dynamics, CFD) hat es Siemens Energy ermöglicht, Konstruktionen über die Einschränkungen konventioneller Ansätze hinaus zu entwickeln. Er erhöht sowohl die Geschwindigkeit der Simulationen als auch die Genauigkeit der Ergebnisse und ermöglicht Siemens Energy eine verbesserte Kühlung der Gasturbinenschaufeln.

Erfahren Sie mehr darüber, welche Rolle die Simulation bei der Gasturbinenentwicklung spielt

Ziel der Simulation der Kühlung der Turbinenschaufeln ist es, die Metalltemperaturen der gesamten Schaufel, der aerodynamischen Belastungen und der Spannungen im Blech vorherzusagen. Für den Standardvorgang werden für gewöhnlich mehrere Softwaretools benötigt, zwischen denen eine Datenweitergabe erfolgt. Häufig werden untergeordnete Methoden oder Schätzungen als Input verwendet. 

Dieses White Paper führt einen neuen Workflow ein, bei dem sowohl die konjugierte Wärmeübertragung (CHT) als auch die Numerische Strömungsmechanik (CFD) mit einem einzigen Multiphysik-Tool berechnet werden. Bei dieser Methode zur Simulation der Turbinenschaufeln werden die Temperaturen der Luft und der Schaufel simultan berechnet. Dieses White Paper erläutert die Vorteile dieses Workflows und veranschaulicht die Ergebnisse, die mit ihm erzielt werden.

Dieses White Paper ist alle interessant, die virtuelle Prototypen in ihrem Konstruktionsprozess verwenden

Die behandelten Themen sind für Engineering- und Konstruktionsteams, die an der Verbesserung der Turbinenleistung und der Einhaltung der Rechtsvorschriften arbeiten, besonders interessant. Die virtuellen Prototypen ersetzen die zeitintensiven physischen Prototypen dank schneller Simulation und digitaler Tests. Der Workflow, der in diesem White Paper besprochen wird, steigert den Wert, den virtuelle Prototypen für die Kühlung und die Konstruktion von Gasturbinenschaufeln haben.

Wesentliche Vorteile unserer Lösungen für die Turbinensimulation

Unser Lösungsportfolio unterstützt Sie dabei, Ihre Konstruktionsziele schneller zu erreichen. Unsere Software ermöglicht es Ihnen, die Leistung der Turbine mit digitalen Werkzeugen vorherzusagen. Dadurch wird weniger Zeit für die Tests benötigt und Sie können bereits zu einem frühen Zeitpunkt des Konstruktionsprozesses die Verlässlichkeit Ihrer Konstruktionen bestätigen. 

Nutzen Sie unsere Turbinensimulationswerkzeuge um: 

• CFD-, CAE- und Systemsimulationstools je nach Erfordernis zu kombinieren, um die Leistung realistischer Geometrien zu überprüfen
• Entwicklungszeiten zu beschleunigen, indem Sie komplexe oder veraltete Workflows ersetzen
• Die Performance bei einer Reihe von Betriebsbedingungen zu untersuchen
• Mehrere Konstruktionen über virtuelle Prototypen digital zu prüfen und teure physische Tests zu reduzieren.