Expertise Forschungspartner vor Ort Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – Institut für Test und Simulation von Gasturbinen

Das Institut für Test und Simulation für Gasturbinen erforscht neue Triebwerkstechnologien durch die Koppelung numerischer und experimenteller Verfahren zur Validierung innovativer Lösungsansätze. Die technischen Herausforderungen sind dabei hohe Drehzahlen, hohe Temperaturen, hohe Druckverhältnisse und damit verbundene komplexe Lastkollektive der Triebwerkskomponenten in Verbindung mit erhöhten Lebensdaueranforderungen.

Die digitalen Modelle neuer Lösungen für Kompressor- und Turbinenbauteile werden im triebwerksrelevanten Leistungs- und Maßstabsbereich experimentell validiert. In einem einzigartigen Prüfstand, der erstmalig erlaubt, mechanische, thermische und chemischen Lasten (Abgas) für Turbinenkomponenten zu überlagern, wird getestet, ob neue Werkstoffe oder Herstellungsverfahren (z.B. additive Verfahren) den erhöhten Lebensdaueranforderungen gerecht werden. Damit sollen neue skalenauflösende, numerische Methoden experimentell validiert werden, mit denen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit anspruchsvoller, hochbelasteter Bauteile und Werkstoffe (z.B. faserverstärkte Keramiken) berechnet und optimiert werden können.

 

Abteilungen

  • Informationstechnologie: Der Bereich Informationstechnologie befasst sich mit dem Datenmanagement, welches sowohl für die Forschung am virtuellen Triebwerk, als auch für die Durchführung der Versuche von großer Bedeutung ist. Es entstehen große und heterogene Datenmengen die in einem nicht-hierarchischen Datenmanagementsystem erfasst, abgelegt, aufbereitet und ausgewertet werden müssen.
  • Virtuelles Triebwerk und Numerische Methoden: Die Abteilung virtuelles Triebwerk und numerische Methoden beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuen numerischen Methoden zur Berechnung von hochbelasteten Triebwerkskomponenten. Dazu gehören sowohl skalenauflösende CFD Simulationen als auch die Entwicklung eines multiskalen und multiphysikalischen strukturmechanischen Codes zur Berechnung der Lebensdauer. Diese sowie weitere im DLR vorhandene Methoden sollen in einer Plattform integriert werden, um mit Hilfe eines virtuellen Triebwerks Aussagen über die Lebensdauer treffen zu können
  • Testbetrieb und Messverfahren:Die Abteilung Testbetrieb und Messverfahren beschäftigt sich sowohl mit der Durchführung von Experimenten auf neuartigen Prüfmaschinen, als auch mit der numerischen Abbildung der Versuche. Die Prüfmaschinen sind in der Lage Proben und reale Bauteile unter Druck und mechanischer, thermischer sowie korrosiver Belastung zu testen. Gleichzeitig werden alle Experimente in einem digitalen Zwilling abgebildet, um schon während den Versuchen das Werkstoffverhalten zu Simulieren und zu Validieren. Weitere Erkenntnisse werden aus der metallographischen Untersuchung der Proben gewonnen.

Das Institut für Test und Simulation für Gasturbinen erforscht neue Triebwerkstechnologien durch die Koppelung numerischer und experimenteller Verfahren zur Validierung innovativer Lösungsansätze. Die technischen Herausforderungen sind dabei hohe Drehzahlen, hohe Temperaturen, hohe Druckverhältnisse und damit verbundene komplexe Lastkollektive der Triebwerkskomponenten in Verbindung mit erhöhten Lebensdaueranforderungen.

Die digitalen Modelle neuer Lösungen für Kompressor- und Turbinenbauteile werden im triebwerksrelevanten Leistungs- und Maßstabsbereich experimentell validiert. In einem einzigartigen Prüfstand, der erstmalig erlaubt, mechanische, thermische und chemischen Lasten (Abgas) für Turbinenkomponenten zu überlagern, wird getestet, ob neue Werkstoffe oder Herstellungsverfahren (z.B. additive Verfahren) den erhöhten Lebensdaueranforderungen gerecht werden. Damit sollen neue skalenauflösende, numerische Methoden experimentell validiert werden, mit denen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit anspruchsvoller, hochbelasteter Bauteile und Werkstoffe (z.B. faserverstärkte Keramiken) berechnet und optimiert werden können.

 

Abteilungen

  • Informationstechnologie: Der Bereich Informationstechnologie befasst sich mit dem Datenmanagement, welches sowohl für die Forschung am virtuellen Triebwerk, als auch für die Durchführung der Versuche von großer Bedeutung ist. Es entstehen große und heterogene Datenmengen die in einem nicht-hierarchischen Datenmanagementsystem erfasst, abgelegt, aufbereitet und ausgewertet werden müssen.
  • Virtuelles Triebwerk und Numerische Methoden: Die Abteilung virtuelles Triebwerk und numerische Methoden beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuen numerischen Methoden zur Berechnung von hochbelasteten Triebwerkskomponenten. Dazu gehören sowohl skalenauflösende CFD Simulationen als auch die Entwicklung eines multiskalen und multiphysikalischen strukturmechanischen Codes zur Berechnung der Lebensdauer. Diese sowie weitere im DLR vorhandene Methoden sollen in einer Plattform integriert werden, um mit Hilfe eines virtuellen Triebwerks Aussagen über die Lebensdauer treffen zu können
  • Testbetrieb und Messverfahren:Die Abteilung Testbetrieb und Messverfahren beschäftigt sich sowohl mit der Durchführung von Experimenten auf neuartigen Prüfmaschinen, als auch mit der numerischen Abbildung der Versuche. Die Prüfmaschinen sind in der Lage Proben und reale Bauteile unter Druck und mechanischer, thermischer sowie korrosiver Belastung zu testen. Gleichzeitig werden alle Experimente in einem digitalen Zwilling abgebildet, um schon während den Versuchen das Werkstoffverhalten zu Simulieren und zu Validieren. Weitere Erkenntnisse werden aus der metallographischen Untersuchung der Proben gewonnen.

Kernkompetenzen des DLR-Institut für Test und Simulation für Gasturbinen

  • Virtuelle und automatisierte Simulationsplattform für Triebwerke und Turbomaschinen
  • Skalenübergreifende Simulation komplexer aerodynamischer Strömungen
  • Mehrskalensimulation zur Berechnung der Lebensdauer von der Mikrostruktur bis zum Bauteil
  • Rotorprüfung und Prüfung des Sekundärluftsystems
  • Prüfung von Bauteilen und Werkstoffen unter gleichzeitigen mechanisch, thermisch und chemisch-korrosiven Lasten
  • Ganzheitliches Datenmanagement auf der Basis digitaler beschriebener Ontologien

Kontakt

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) Institut für Test und Simulation für Gasturbinen

Prof. Dr. Sabine Ardey

Am Technologiezentrum 5
86159 Augsburg

+49 821 319874-1000
contact-dlr@dlr.de
http://www.DLR.de/augsburg

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