Modellentwicklung zur aerodynamischen Simulation der Turbomaschinenkomponenten in Mikrogasturbinen für die energetische Biomassenutzung

Vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Energieversorgung gewinnen regenerative Energien immer mehr an Bedeutung. Neben Windkraft- und Photovoltaikanlagen, die natürlichen Schwankungen unterliegen, bietet insbesondere der Einsatz von Biomasse in Verbindung mit der Möglichkeit der Speicherung interessante Ansätze, auch elektrische Energie entsprechend der Nachfrage bereitzustellen. In Kombination mit Mikrogasturbinen können so Leistungen zwischen 25 kW und 1 MW realisiert werden. Die aerothermodynamische Auslegung von Mikrogasturbinen unterscheidet sich wesentlich von der großer Gasturbinen, so dass ein einfaches Skalieren nicht zu den gewünschten Ergebnissen führen kann. Ziel der Untersuchungen ist es daher, Grundlagen für eine gesicherte Auslegung und Optimierung der Strömungsvorgänge in den Turbomaschinenkomponenten von Mikrogasturbinen zu schaffen.Ein- und zweidimensionale Modelle der Meridianströmung sind geeignete Entwurfs- und Optimierungswerkzeuge mit großer praktischer Bedeutung. Allerdings erfordert die Reduktion der Komplexität die Integration von Korrelationen zur Wiedergabe der Strömungsumlenkung und der thermodynamischen Verluste. Um für die entsprechend kleinen radialen Verdichter und Turbinen von Mikrogasturbinen geeignete Korrelationen bereitzustellen, wurden hierzu umfangreiche systematische Simulationen auf der Basis eines RANS-Modells durchgeführt. Die so gewonnenen Daten dienen ihrerseits dazu bekannte Korrelationsgleichungen den Verhältnissen in Mikrogasturbinen anzupassen.