The thesis project investigates the effect of applying non-axisymmetric endwall contouring in a high-pressure turbine platform on endwall losses. To assess this effect, a rotor with the proposed contouring is compared to a second rotor with an axisymmetric endwall. The evaluation includes both experiments and CFD simulations. The experiments are conducted in the test turbine at the Department of Heat and Power Engineering at KTH. Traverse measurements in the test section of the turbine, taken both upstream and downstream of the rotor passage, are used to evaluate the aerodynamic losses. The acquired data is processed to compute several quantities that describe the flow features and, ultimately, to determine the so-called Rotor Loss Coefficient (ζR), which quantifies the endwall losses. The experimental evaluation shows that the rotor with non-axisymmetric endwall contouring (Obj. 6) exhibits reduced endwall losses. Nevertheless, the improvement is observed across the entire span; ζR averaged over the whole section is 0.044 lower in Obj. 6, and 0.038 lower if averaged in the hub-to-midspan section, essentially the same improvement. That makes it impossible to determine whether the result is specifically due to the endwall contouring or to an overall effect of the entire geometry. The CFD simulations aim to provide additional insight into the flow features of both configurations. For this purpose, a blade passage model of the rotor with an axisymmetric endwall is created, including CAD modelling, meshing, setup, simulation, and post-processing. Steady CFD simulations of the object with an axisymmetric endwall platform are performed for comparison. However, the CFD results do not allow for consistent conclusions on the endwall losses, as the simulations fail to resolve the main flow phenomena associated with these losses. Nevertheless, the effect of including the downstream cavity is proven vital for a correct quantification of the endwall losses, with a remarkable variation of ζR by the endwall; the average over the hub-to-midspan section is 0.038 higher for the case including the D. Cav. Consequently, inconsistencies in the findings prevent drawing definitive conclusions about the impact of the proposed contouring on endwall losses, based on both the experiments and the CFD results.

Examensarbetet undersöker effekten av att tillämpa icke-axiell symmetrisk (non-axisymmetric) konturering av bottenväggen i en högtrycksturbin på de förluster som uppstår vid bottenväggen (endwall losses). För att bedöma denna effekt jämförs en rotor med den föreslagna kontureringen med en andra rotor som har en axiellsymmetrisk bottenvägg. Utvärderingen omfattar både experiment och CFD-simuleringar. Experimenten genomförs i testturbinen vid Institutionen för Tillämpad Termodynamik och Strömningslära (Department of Heat and Power Engineering) på KTH. Traversmätningar i turbinen, utförda både uppströms och nedströms om rotorkanalen, används för att utvärdera de aerodynamiska förlusterna. De insamlade data bearbetas för att beräkna flera storheter som beskriver flödesegenskaperna och, i slutändan, för att bestämma den så kallade Rotorförlustkoefficienten (ζR), som kvantifierar bottenväggsförlusterna. Den experimentella utvärderingen visar att rotorn med icke-axiellsymmetrisk konturering (Obj. 6) uppvisar reducerade bottenväggsförluster. Förbättringen observeras dock över hela spännvidden; ζR medelvärdesbildad över hela sektionen är 0,044 lägre för Obj. 6, och 0,038 lägre om medelvärdet tas över hubb–till–halvspännviddsområdet –i princip samma förbättring. Det gör det omöjligt att avgöra om resultatet specifikt beror på kontureringen av bottenväggen eller på en allmän effekt av hela geometrin. CFD-simuleringarna syftar till att ge ytterligare insikt i flödesegenskaperna för båda konfigurationerna. För detta ändamål skapas en bladkanalmodell av rotorn med axiellsymmetrisk bottenvägg, inklusive CADmodellering, meshning, uppsättning, simulering och efterbearbetning. Stationära CFD-simuleringar av objektet med axiellsymmetrisk bottenvägg genomförs för jämförelse. CFD-resultaten möjliggör dock inga konsekventa slutsatser om bottenväggsförlusterna, eftersom simuleringarna inte lyckas återge de huvudsakliga strömningsfenomen som är förknippade med dessa förluster. Däremot visar resultaten att inkluderingen av den nedströms liggande kaviteten (downstream cavity) är avgörande för en korrekt kvantifiering av bottenväggsförlusterna, med en märkbar variation av ζR längs bottenväggen; medelvärdet över hubb–till– halvspännviddsområdet är 0,038 högre för fallet där kaviteten är inkluderad.svis förhindrar inkonsekvenser i resultaten att några definitiva slutsatser kan dras om den föreslagna kontureringens inverkan på bottenväggsförlusterna, baserat på både experimenten och CFDresultaten.