Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design pre-study of a linear cascade test rig for turbine components
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2013 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In the modern society different gas turbine applications play a major role such as power generation and the jet engine. To achieve higher efficiency for the gas turbine cycle experimental heat-transfer and aerodynamic research is necessary. The division of Heat and Power Technology at KTH has recently invested in a linear cascade test rig for turbine components. To receive reliable results from future experiments it is important that the flow pattern in the cascade correspond to the flow pattern inside a real turbine. The test section is affected by both up- and downstream phenomenon and therefore the design of the inlet and outlet of the test section is of great importance. A Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis of the test rig is necessary to find a suitable geometry. The aim over the cascade is to achieve periodicity, for example, when the pressure distribution is repeated over the section of blades used in the cascade.

 

A model of the inlet to the test section and the test section itself has been created. The domain has been discretized into finite volumes by applying a mesh and then solved with the commercial CFD package, ANSYS CFX14, to predict behavior of the fluid along the test rigs different parts.

 

Two different geometries of the inlet were analyzed, one with a short transaction and the other with a longer transaction. The present work indicates that a transaction with a longer duct has a more uniform velocity- and pressure profile downstream. The solution for the fluid behavior inside the test section did not converge and the results are not reliable. However the results indicate that; some periodicity is achieved over the section of blades, transonic velocities occur and a high level of vortices further downstream the cascade is located. The reason why the solution did not converge and is unreliable could be numerous, one major impact may be that the underlying mesh isn’t good enough and does not resolve the aerodynamic phenomena that occur correctly.

Abstract [sv]

I dagens samhälle är betydelsen av olika gasturbinsapplikationer markant, framförallt inom kraftgenerering och jetmotorer. Experimentella studier inom aerodynamiken och värmeöverföringen för gasturbiner är viktiga för att uppnå högre verkningsgrader för gasturbiner. Avdelning för Kraft och Värme på KTH har nyligen investerat i en linjär kaskad testrigg för turbinkomponenter för dessa ändamål.

 

För att erhålla pålitliga resultat från framtida experiment är det viktigt att strömningsbilden inuti testsektionen återskapar den strömningsbild som uppstår i en verklig gasturbin. Fluidens beteende inuti testesektionen påverkas av vad som händer både upp- och nedströms kaskaden, därför är en Computational Fluid Dynamics (CFD) analys nödvändig. Målet är att uppnå periodicitet, att det finns en repeterbarhet i tryckfördelning över sektionen med vingprofiler där data från experimenten kommer att erhållas.

 

En modell över inloppskanalen samt testsektionen har skapats. Domänen har diskritiserats till finita volymer och sedan lösts med ett kommersiellt CFD program, ANSYS CFX14.

 

Två olika geometrier av inloppet har undersökts, en med en kort konvergent dysa samt en med en längre dysa. Resultatet tyder på att den med längre dysa ger en mer stabil hastighets- samt tryckprofil nedströms än vad geometrin med mer snäv kurvatur har. Resultatet för fluidens beteende inuti testsektion konvergerade inte och är inte pålitliga. Resultaten tyder på att viss periodicitet över bladen finns, samt att överljudshastigheter uppstår samt en hög intensitet av virvlar finns nedströms testsektionen. Anledning till varför lösningen inte konvergerade och inte är pålitlig kan vara många, det är dock troligt att diskritiseringen av domänen inte var tillräckligt bra och därför inte löste upp de aerodynamiska fenomen som uppstår inuti testsektionen på ett korrekt sätt.

Place, publisher, year, edition, pages
2013.
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-123941OAI: oai:DiVA.org:kth-123941DiVA: diva2:631153
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science in Engineering - Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-06-24 Created: 2013-06-20 Last updated: 2013-06-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2677 kB)1148 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2677 kBChecksum SHA-512
30d4e8111190e0811ab556dfb1c82960f028049914c65b4cac2b75bacdab97ec95a723b1e7850503075515c62e9dd22d13f0a9dfaf02e84a87f47090c3c257e0
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1148 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 351 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf