Zum aerothermalen Verhalten konventioneller Hochdruckturbinen bei instationärer Zuströmung aufgrund

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Die Komponentenwirkungsgrade moderner Turboflugtriebwerke erreichen zunehmend technologische Grenzen. Um den Wirkungsgrad signifikant zu steigern, sind neue Technologien auf der Ebene der Triebwerkskomponenten erforderlich. Eine vielversprechende Möglichkeit zur Effizienzsteigerung ist die drucksteigernde Verbrennung. Die Entwicklung innovativer Brennkammerkonzepte erfordert eine umfassende Betrachtung ihrer Integration in die Architektur konventioneller Triebwerke, wobei die Brennkammer-Turbinen-Interaktion besonders im Fokus steht. Der Einsatz solcher Konzepte führt häufig zu starken periodischen Druckschwankungen, was eine transiente aerothermale Belastung der Hochdruckturbine (HDT) zur Folge hat. Die Arbeit konzentriert sich auf die Analyse der veränderten Austrittsströmung der Brennkammer und deren direkte Auswirkungen auf die HDT. Zunächst wird ein Einblick in die Modellierung zeitlich variierender Randbedingungen gegeben. Es werden sowohl globale Kenngrößen wie der Wirkungsgrad der HDT als auch aerodynamische Effekte innerhalb der Schaufelpassage untersucht, wobei signifikante Einbußen im Wirkungsgrad festgestellt werden. Zudem wird die Kühlung und der Wärmeübergang in der HDT analysiert, um die Robustheit des konventionellen Kühldesigns unter veränderten Zuströmbedingungen zu bewerten. Abschließend werden basierend auf der aerothermalen Analyse Designrichtlinien für ein robusteres HDT-Design im Kontext der drucksteiger