Thermisch-strukturelle Auslegung von Turbinenschaufeln

Die Turbinenschaufeln eines Flugzeug-Triebwerks müssen in rauen Umgebungsbedingungen und bei beträchtlichen Schwankungen struktureller und thermischer Lasten sicher und dauerhaft funktionieren. Da Temperaturen, Belastungen und Vibrationen die Lebensdauer und Leistung einer Turbinenschaufel beeinflussen, muss die Form einer Turbinenschaufel sowohl optimale aerodynamische Merkmale als auch beste Wärmeübertragungseigenschaften in sich vereinen. Aus diesem Grund müssen Hersteller die Leistung der Schaufel unter einer Vielzahl von Bedingungen testen.

Werden in der Konstruktionsphase Turbinenschaufeln für Tests gebaut, ist das kostspielig und zeitaufwändig. Aufgrund der komplexen Physik von Turbinenschaufeln, die bei der Entwicklung zum Tragen kommt, ist jedoch auch eine Simulation – insbesondere ohne geeignete Softwaretools – sehr anspruchsvoll.

Mithilfe der Simulationssoftware von Hexagon führen Hersteller von Turbinenschaufeln multi-disziplinäre Analysen durch und bilden Modelle, die für ein Verständnis der komplexen physikalischen Zusammenhänge bei der Konstruktion von Turbinenschaufeln unerlässlich sind. Neben linearen und nichtlinearen Analysen der statischen, dynamischen und thermischen Zustände, können Ingenieure auf Funktionen wie die Topologieoptimierung und Ermüdungsanalysen zurückgreifen.