Filmkühlung Transsonischer Turbinen : Infrarotthermographisches Messverfahren Zur Charakterisierung des Wärmeübergangs.

Intro -- 1 Einleitung und Zielsetzung -- 2 Filmkühlung transsonisch umströmter Turbinenschaufeln -- 2.1 Grundlagen der Filmkühlung -- 2.1.1 Beschreibung des thermischen Verhaltens -- 2.1.2 Beschreibung des Durchflussverhaltens -- 2.1.3 Ähnlichkeitskennzahlen der Filmkühlung -- 2.2 Grundlegende Phänomene in Überschallströmungen -- 2.2.1 Expansionswellen -- 2.2.2 Der senkrechte Verdichtungsstoß -- 2.2.3 Der schräge Verdichtungsstoß -- 2.2.4 Kühlfilmausblasung in Überschallströmungen -- 2.3 Aerodynamik und Wärmeübergang in transsonisch durchströmten Turbinenstufen -- 3 Experimenteller Aufbau und aerodynamische Auslegung -- 3.1 Hochdruck-Hochtemperaturanlage (HDT) -- 3.2 Messstrecke -- 3.3 Versuchsträger und Ausblasegeometrien -- 3.3.1 Nahe adiabate Messplatte -- 3.3.2 Diabater Messplattenverbund -- 3.4 Messwerterfassung und Messsysteme -- 3.4.1 Messwerterfassung -- 3.4.2 Infrarotthermographie -- 3.4.3 Background-Oriented-Schlieren-Verfahren -- 3.4.4 Laser-Doppler-Anemometrie -- 3.5 Bestimmung der Durchflusskoeffizienten -- 3.6 Bestimmung der Filmkühlgrößen -- 3.6.1 Bestimmung der Wärmeströme -- 3.6.2 Anwendung des Superpositionsprinzips zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten -- 3.6.3 Anwendung des Superpositionsprinzips zur Bestimmung der adiabaten Filmkühleffektivität -- 3.6.4 Rechnergestützte Auswertung -- 3.7 Versuchsprogramm und experimentelle Randbedingungen -- 4 Entwicklung eines infrarotthermographischen Messverfahrens -- 4.1 Grundlagen der Thermographie -- 4.2 Erfassung von Szenerien hoher Strahlungsdynamik -- 4.2.1 Radiometrische Selbstkalibrierung -- 4.2.2 Eliminierung von Detektorungleichförmigkeiten -- 4.2.3 Validierungsmessungen -- 4.2.4 Erstellen einer hochdynamischen Infrarotaufnahme -- 4.3 Temperaturkalibrierung -- 4.3.1 Modellierung der Strahlungssituation -- 4.3.2 Kalibrierverfahren.

4.3.3 Reduktion freier Kalibrierparameter -- 4.3.4 Optimierung des optischen Aufbaus -- 4.3.5 Validierungsmessungen -- 4.3.6 Fehlerabschätzung -- 5 Versuchsergebnisse und Diskussion -- 5.1 Vergleich mit Literaturdaten -- 5.2 Charakterisierung der supersonischen Freiströmung -- 5.3 Charakterisierung der Stoß-Grenzschicht-Interaktion -- 5.4 Filmkühlung bei Ausblasung an Position 1 -- 5.5 Filmkühlung bei Ausblasung an Position 2 -- 5.6 Korrelation des Durchflussverhaltens bei Ausblasung in eine Überschallströmung -- 5.6.1 Variation der Freistrom-Machzahl -- 5.6.2 Korrelationsentwicklung -- 6 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- Anhang.

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