Aktuelle Projekte
H2-TCF
Vollständiger Projektname:
H2-TCF – Aerothermal Investigation of an Aggressive Turbine Center Frame under Hydrogen Combustion Conditions
Programm:
Mobilitätssysteme / LUFO Ausschreibung 2022, FFG
Partner:
Technische Universität Graz | Bionic Surface Technologies GmbH
Kurzinformation:
H2-TCF ist ein experimentelles Forschungsprojekt, dessen Ziel es ist, das Verständnis der Wärmeübertragungsmechanismen und der Spülfilmkühlung in einem Turbinenmittelrahmen (TCF) zu vertiefen, der aerodynamisch aggressiven Strömungsbedingungen ausgesetzt ist, die durch die Wasserstoffverbrennung noch verstärkt werden. Angesichts steigender Turbineneintrittstemperaturen und ausgeprägterer Hitzestreifen, die durch wasserstoffbasierte Kraftstoffe verursacht werden, wird der Turbinenmittelrahmen voraussichtlich zu einer thermisch kritischen Komponente in zukünftigen Flugzeugtriebwerken werden. H2-TCF untersucht diese thermischen Belastungen und das Kühlverhalten, um die sichere und effiziente Integration von Wasserstoffverbrennungstechnologien in Flugzeugtriebwerken zu unterstützen.
Aufbauend auf Erkenntnissen aus früheren Arbeiten (z. B. Opti-TCF) nutzt das Projekt einen modularen Prüfstand, der mit konfigurierbaren Einsätzen im Einlaufbereich und einem modularen Hot-Streak-Generator ausgestattet ist, um komplexe Strömungsbedingungen im Turbinenauslass nachzubilden. Durch die systematische Einführung modularer Komponenten isoliert und analysiert H2-TCF einzelne Strömungsphänomene und ermöglicht so ein detailliertes Verständnis der Wärmeübertragungsprozesse und der Wechselwirkung zwischen Hot Streaks und der Filmkühlungsluft. Der daraus resultierende Datensatz wird zur Kalibrierung und Validierung von CFD-Modellen verwendet, um zuverlässige Prognosewerkzeuge für zukünftige Turbinenkonstruktionen zu schaffen und zu beurteilen, ob bestehende TCF-Geometrien für wasserstoffverstärkte Heißstreifenbedingungen geeignet sind.
H2-TCF stellt eine neuartige internationale Initiative dar, bei der im Rahmen modernster TCF-Tests gleichzeitig modulare Einströmbedingungen, Spülkühlungseffekte und Wechselwirkungen mit Heißstreifen untersucht werden, was einen entscheidenden Schritt in Richtung wasserstofftauglicher Turbinenkomponenten darstellt.
InnoCoat4Plasma
Vollständiger Projektname:
InnoCoat4Plasma – Bio-based Plasma Coatings on Micro- and Nano-Structured Thermoplastic Surfaces
Programm:
M-ERA.NET
Partner:
Wood K plus GmbH | Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) | INMOLD A/S | BIONIC Surface Technologies GmbH | PEAK Technology A/S
Kurzinformation:
InnoCoat4Plasma entwickelt eine nachhaltige und digital optimierte Prozesskette für biobasierte, plasmopolymerisierte Beschichtungen auf mikro- und nanostrukturierten thermoplastischen Oberflächen. Das Projekt kombiniert Formulierungen aus nachwachsenden Rohstoffen, Atmosphärendruck-Plasmaabscheidungstechnologien und fortschrittliche CFD-basierte Multiskalenmodellierung, um eine kontrollierte Filmbildung und selektive Mikrostrukturierung zu ermöglichen.
Biobasierte Prepolymere und funktionelle Füllstoffe mit einem Biomasseanteil von über 70 % werden für die Atmosphärendruck-Plasmapolymerisation formuliert und auf biobasierte oder recycelte strukturierte Folien aufgebracht, die mittels hochauflösender Prägung und Roll-to-Roll-Reproduktion hergestellt werden. Eine zentrale Innovation des Projekts ist die Integration von CFD-Modellierung (Computational Fluid Dynamics) zur Simulation von Plasmaprozessen, Aerosoltransport, Düsengeometrien und Wechselwirkungen zwischen Tröpfchen und Oberfläche. Dieser digitale Optimierungsansatz ermöglicht eine präzise Mikrostrukturierung und konforme Beschichtungen mit validierter Vorhersagegenauigkeit.
Die entwickelten Beschichtungstechnologien werden in zwei Anwendungsbereichen demonstriert: Mikrofluidische Strukturen zur kontrollierten Erzeugung von Tröpfchen und Emulsionen sowie antimikrobielle Riblet-Oberflächen zur Verringerung des Luftwiderstands und zur Eindämmung von Biofilmen in industriellen Verarbeitungsumgebungen. Durch die Kombination von nachhaltigen Materialien, Plasmatechnik und digitaler Prozessmodellierung schafft InnoCoat4Plasma einen skalierbaren Weg hin zu umweltverträglichen, hochleistungsfähigen Funktionsoberflächen.
Abgeschlossene Projekte
Veröffentlichungen
Leitl, P., Machado Charry, E., Baikova, E., Neumann, M., Hirn, U., Schmidt, V., Zojer, K. (2023)
"Joint Distributions of Local Pore Space Properties Quantitatively Explain Simulated Air Flow Variations in Paper"
https://doi.org/10.1007/s11242-023-01964-y
Bilinsky, H.C., Quinn, M., McGrath, D., Whitelock, J., Poudyal, S., Bell, D., Leitl, P., Benauer, R., Feichtinger, Ch. (2023)
"Materials and Performance Testing of DCM Drag-Reducing Riblets for Aviation"
Conference: AIAA SCITECH 2023 Forum
http://dx.doi.org/10.2514/6.2023-1762
Kohl, D., Tsuchihashi,H., Gruber, R., Pichler, K., Goto, Y., Garcia de Albeniz, M., Naito, K., Flanschger, A., Ichinose, G. (2023)
"Numerical and experimental investigation of Riblet application on a helicopter rotor blade"
Conference: AIAA SCITECH 2023 Forum
https://doi.org/10.2514/6.2023-1765
Leitl, P., Feichtinger, Ch., Schatzdorfer, G., Flanschger, A. (2023)
"Numerical study of riblet defects and their impact on performance"
https://doi.org/2514/6.2023-1764
Leitl, P., Garcia de Albéniz, M., Smoker, J., Flanschger, A. (2023)
"Numerical and experimental investigation of different Riblet layouts on a Stratos 716 X business jet"
Conference: AIAA SCITECH 2023 Forum
https://doi.org/10.2514/6.2023-1952