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Prof. Hans-Jörg Bauer - Thermische Strömungsmaschinen

Prof. Hans-Jörg Bauer - Thermische Strömungsmaschinen
author:

Prof. Hans-Jörg Bauer

Maschinenbau, Biologie und Chemie

source:

KIT-Zentrum Energie

Thermische Strömungsmaschinen

Die Forschung am Institut des Maschinenbauingenieurs trägt unter anderem dazu bei, Flugpassagiere sicher, schnell, umweltverträglich und kostengünstig an ihr Ziel zu bringen. Der Leiter des Instituts für Thermische Strömungsmaschinen (ITS) befasst sich mit der Weiterentwicklung der Technologie von Turbomaschinen für unterschiedliche Anwendungsgebiete, um deren Effizienz, Umweltverträglichkeit und Betriebssicherheit weiter zu erhöhen. (Foto: KIT)

Thermische Strömungsmaschinen

Porträt Prof. Hans-Jörg Bauer (Foto KIT)
Prof. Hans-Jörg Bauer, ITS

Stationäre Gas- und Dampfturbinen zur Gewinnung von elektrischer Energie stehen am ITS ebenso im Fokus der Forschung wie Abgasturbolader, die zur Steigerung der Leistung und Effizienz von Verbrennungsmotoren in Pkw, Lkw und Schiffen zum Einsatz kommen, und Flugzeugtriebwerke. „Wir befassen uns vorrangig mit den heißen Teilen der Maschinen wie der Brennkammer und der Hochdruckturbine sowie mit dem Sekundärluft- und Ölsystem“, sagt Bauer. Der Wirkungsgrad von Flugzeugturbinen lässt sich durch die Steigerung des Drucks und eine Erhöhung der Heißgastemperatur am Eintritt in die Turbine verbessern, jedoch bilden sich dadurch verstärkt Schadstoffe wie Stickoxide und Ruß. „Eine wichtige Fragestellung, mit der wir uns intensiv beschäftigen, ist es, eine sowohl schadstoffarme wie stabile Verbrennung zu erreichen“, betont der Wissenschaftler.

Ein weiteres Forschungsthema des Experten ist die Entwicklung neuer Kühlkonzepte für Flugzeugtriebwerke. Insbesondere die erste Turbinenstufe direkt hinter der Brennkammer ist extrem hohen Temperaturen ausgesetzt. In der Brennkammer und der Turbine werden mehr als 1.700 Grad Celsius erreicht, Temperaturen, die weit oberhalb der Schmelztemperatur verfügbarer Materialien liegen. Um eine effektive und effiziente Kühlung unter Einsatz von möglichst wenig Kühlluft zu erreichen, wird zunächst der lokale Wärmeübergang zwischen dem Heißgas und der Oberfläche der Bauteile betrachtet. Mit Hilfe ausgeklügelter interner Kanäle wird kühlende Luft durch die Turbinenschaufeln geleitet und an den thermisch besonders belasteten Stellen durch zylindrische oder konturierte Bohrungen an der Bauteiloberfläche ausgeblasen. Dabei bildet sich ein isolierender Kühlfilm zwischen dem Bauteil und der Heißgasströmung aus, der zusammen mit keramischen Wärmedämmschichten die thermische Bauteilbelastung verringert. Ein weiteres Forschungsgebiet befasst sich mit berührungsfreien Dichtungen, die beispielsweise den Austritt von Schmieröl aus den Lagerkammern der in Flugtriebwerken eingesetzten Wälzlager verhindern.

Neben experimentellen Untersuchungen werden am ITS neue numerische Ansätze entwickelt, um die strömungsmechanischen und thermischen Prozesse in den hochkomplex geformten Komponenten detailliert zu erfassen und die Ergebnisse in die Konstruktion optimierter, schadstoffarmer Turbomaschinen einfließen zu lassen.

Bauer, der mehrere Jahre lang als Leiter der Abteilung für Verbrennungstechnik bei dem Triebwerkshersteller Rolls-Royce Deutschland in Berlin tätig war, leitet das 2007 eingerichtete Rolls-Royce University Technology Centre (UTC) am KIT. Die Kooperation ist Teil eines weltweit rund 30 UTCs umfassenden Netzes aus führenden Forschungseinrichtungen und Universitäten und ist unter anderem an der Entwicklung einer neuen Generation von Flugtriebwerken beteiligt. Weitere Forschungspartner des ITS, das Grundlagenforschung eng mit anwendungsnahen Fragestellungen aus der Praxis verbindet, sind Hersteller von stationären Gas- und Dampfturbinen, von Flugtriebwerken und Abgasturboladern sowie Anwender und Betreiber von Thermischen Strömungsmaschinen. 

afr

 

Die Abteilung Presse stellt gerne den Kontakt zwischen Journalisten und Prof. Hans-Jörg Bauer her.

 

Fotos: KIT