Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in (w/m/d)

für die experimentelle Untersuchung von Sekundärströmungsphänomenen im Axialverdichter-Rig

Kontakt

Name

Peter Jeschke

Telephone

workPhone
+49 241 80-95500

E-Mail

Kontakt

Name

Stefan Henninger

Anbieter

Lehrstuhl und Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen

Unser Profil

Als Teil des „Kompetenzzentrum für Verdichter“ unterhält das IST eine strategische Partnerschaft mit dem Industriepartner MTU Aero Engines zur gemeinsamen Forschung und Entwicklung von Technologien für Flugtriebwerke der nächsten Generation. Seit 2007 werden am IST in Kooperation mit der MTU in zahlreichen Forschungsvorhaben Fragestellungen zur Aerodynamik sowie Aeroelastik & Aeroakustik von Verdichtern untersucht. Das Verdichtersystem gilt als die entscheidende Technologie des Flugtriebwerkes, da dessen Betriebsverhalten und Wirkungsgrad bestimmend ist für den sicheren Betrieb sowie den Treibstoffverbrauch des Antriebs.

Unter Ausnahme der Kurzstrecke werden für die nächsten Jahrzehnte weiterentwickelte Fluggasturbinen – mit revolutionären Kreisprozessen und optimierten Komponenten – als Antriebe weiterhin Bestand haben. Eine Schlüsselstellung in diesen Antrieben nehmen hocheffiziente Kerntriebwerke ein, da sie für nahezu jedes neuartige Antriebsszenario im Jahr 2050 geeignet sind, wie z. B. unkonventionelle Flugzeugzellen, turboelektrische und hybride Antriebe sowie für Antriebe basierend auf der Verbrennung von kryogenem Wasserstoff oder nachhaltigen, alternativen Kraftstoffen.

Zur schrittweisen Steigerung des thermischen Wirkungsgrades des Kerntriebwerks stehen zahlreiche Maßnahmen zur Verfügung wie z. B. Zwischenkühlung, Rekuperation und turbinenübergreifende Verbrennung. Allerdings führen diese Technologien auch zu einer Reduzierung des Kerntriebwerks-Massenstroms und der Kerngröße, wodurch einige der Vorteile aufgrund verringerter Komponentenwirkungsgrade wieder aufgehoben werden. Ursächlich hierfür ist u. a. die eingeschränkte Skalierbarkeit von Rotorspitzen- und Deckband-/Dichtungsabstände aufgrund physikalischer Größenbeschränkungen. Die höheren relativen Spaltweiten resultieren in dominanteren Sekundärströmungsphänomenen und damit höheren Strömungsverlusten sowie geringeren Stabilitätsmargen des Verdichters.

Vor diesem Hintergrund wird ein verstärktes Gewicht auf die Entwicklung von dreidimensional gestalteten Schaufelspitzen gelegt, sowohl für den Rotor als auch für freitragende Statoren. Im hochinstrumentierten 2,5-stufigen Axialverdichter-Rig des Instituts ist derzeit eine moderne 3D-Beschaufelung für Rotoren in Bliskbauweise verbaut. Mithilfe konventioneller Sondenmesstechnik wie Hitzdraht- und Mehrloch-Sonden wurde in Kennfeldmessungen und Traversen in den Axialspalten die Wirksamkeit des speziellen Schaufelspitzendesigns zur Kompensation der stabilitätsmindernden Mechanismen bestätigt. Allerdings konnten aufgrund der Unzulänglichkeit der Messtechnik nicht alle interessierenden Strömungsphänomene – hochfrequent instationäre Strukturen sowie die Strömung im Seitenwandbereich – aufgelöst werden. Für eine verlässliche Bewertung der Technologiepotentiale zukünftiger Geometrien im Rig-Versuch soll die Sondenmesstechnik um eine optische Messtechnik ergänzt werden.

Ihr Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Master oder vergleichbar) der Fachrichtung Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik oder einer vergleichbaren Ingenieursdisziplin.

Wünschenswerte Qualifikationen sind:

  • Gute bis sehr gute Studienleistungen
  • Kenntnisse in der Aero-/Thermodynamik von Turbomaschinen
  • Kenntnisse auf dem Gebiet der Strömungsmesstechnik
  • Gute oder sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift

 

Ihre Aufgaben

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens in Kooperation mit der MTU soll am Institut zunächst eine optische Messtechnik am 2,5-stufigen Axialverdichter-Rig appliziert und erprobt werden. Da die klassische Sondenmesstechnik aufgrund ihres intrusiven Charakters sowie der beschränkten Zugänglichkeit in Turbomaschinen erheblichen Einschränkungen unterliegt, stellen berührungslose optische Messtechniken wie die Particle Image Velocimetry (PIV) oder die Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) zur dreidimensionalen Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten eine technologisch wertvolle Ergänzung dar. So verspricht die optische Messtechnik gegenüber der Hitzdraht-Messtechnik eine höhere Datenqualität in der Erfassung des turbulenten Zustands der Strömung, da Dämpfungseffekte infolge der Trägheit des Drahtes wegfallen. Im Seitenwandbereich unterliegt die optische Messtechnik zudem nicht der, das Strömungsfeld verfälschenden, Wechselwirkung zwischen Sondenkopf und Wand.

Auf Basis einer eingehenden Messsystemanalyse ist im ersten Schritt eine geeignete optische Messtechnik auszuwählen und in Vorversuchen am Kalibrierkanal des Instituts zu erproben. Im zweiten Schritt ist die Messtechnik im Axialverdichter-Rig zu integrieren, wofür geeignete optische Zugänge angelegt werden müssen.        

Nach erfolgreicher Erprobung der optischen Messtechnik sind am aktuellen Prüfstandsaufbau u. a. Messungen der Sekundärströmungen in den Seitenwandbereichen, im Bereich des Rotorradialspaltes, der Ausströmung aus den Kavitäten etc. geplant. Die hochauflösenden, instationären Datensätze sollen zum generellen Verständnisaufbau der Sekundärströmungen im Verdichter beitragen und insbesondere Rückschlüsse auf die Entstehung aerodynamischer Verdichterinstabilitäten sowie deren Unterdrückung durch dreidimensionale Schaufeldesigns ermöglichen. Das mit der optischen Messtechnik aufgewertete Rig soll zukünftig als Validierungsträger für neuartige Schaufelgeometrien der hinteren Hochdruckverdichterstufen eingesetzt werden.   

Es ist vorgesehen, dass die Forschungsergebnisse des Vorhabens in eine Promotion überführt werden.

Unser Angebot

Die Einstellung erfolgt im Beschäftigtenverhältnis.
Die Stelle ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen und befristet auf 4 Jahre.
Es handelt sich um eine Vollzeitstelle.
Eine Promotionsmöglichkeit besteht.
Die Eingruppierung richtet sich nach dem TV-L.
Die Stelle ist bewertet mit EG 13 TV-L.

Über uns

Die RWTH ist als familiengerechte Hochschule zertifiziert.
Die RWTH bietet im Rahmen eines Universitären Gesundheitsmanagements eine Vielzahl von Gesundheits-, Beratungs- und Präventionsangeboten (z. B. Hochschulsport) an. Für Tarifbeschäftigte und Beamtinnen und Beamte besteht ein umfangreiches Weiterbildungsangebot und die Möglichkeit, ein Jobticket zu erwerben.
Die Stellenausschreibung richtet sich an alle Geschlechter.
Wir wollen an der RWTH Aachen University besonders die Karrieren von Frauen fördern und freuen uns daher über Bewerberinnen.
Frauen werden bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung bevorzugt berücksichtigt, sofern sie in der Organisationseinheit unterrepräsentiert sind und sofern nicht in der Person eines Mitbewerbers liegende Gründe überwiegen.
Bewerbungen geeigneter schwerbehinderter Menschen sind ausdrücklich erwünscht.
Im Sinne der Gleichbehandlung bitten wir Sie, auf ein Bewerbungsfoto zu verzichten.
Informationen zur Erhebung personenbezogener Daten nach Artikeln 13 und 14 Datenschutz-Grundverordnung (DS-GVO) finden Sie unter https://www.rwth-aachen.de/dsgvo-information-bewerbung.

Bewerbung
Nummer:V000003587
Frist:31.10.2022
Postalisch:RWTH Aachen University
Lehrstuhl und Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen
Prof.Dr. Peter Jeschke
Templergraben 55
52062 Aachen
E-Mail:
Bitte beachten Sie, dass Gefährdungen der Vertraulichkeit und der unbefugte Zugriff Dritter bei einer Kommunikation per unverschlüsselter E-Mail nicht ausgeschlossen werden können.