Material, beräkningsmodeller och designmetodik för effektiva och robusta turbiner
Forskare vid Linköpings universitet tillsammans med Siemens Industrial Turbomachinery AB och GKN Aerospace har i många år studerat teknik för gasturbiner. Genom ämnesöverskridande samarbete och med finansieringshjälp från bland annat Turbokraft och KME har vi kunnat utveckla nya material och förbättrade beräkningsmodeller och designmetodik för gasturbiner.
För att kunna ta fram förbättrade beräkningsmodeller och designmetodik behövs det kunskap om bland annat materialens egenskaper, struktur, tillverkningsprocesser, värmeöverföring och livslängd.
Vi på Linköpings universitet har just dessa kompetenser inom ämnesområdena mekanisk värmeteori och strömningslära, mekanik och hållfasthetslära, och konstruktionsmaterial.
Gasturbiner används för mekanisk drivning av till exempel pumpar, fartyg och generatorer för elproduktion i kraftverk samt som flygmotorer. Högre prestanda kräver bland annat förbränning vid högre temperatur. Vi jobbar därför även aktivt med att ta fram och karakterisera nya mer robusta och värmetåliga material och ytbeläggningar som klarar framtidens utmaningar.
Vidare används stationära gasturbiner för balansering av elnätet, där den ständigt ökande andelen förnyelsebara energikällor såsom sol och vind leder till mer cykliska driftförhållanden. I detta sammanhang krävs det effektivare kylning och materialutnyttjande samt mer avancerade livslängdsbedömningsmodeller.
Förbättrar verktyg för gasturbinutveckling
Långsiktigt mål med samarbeten är att utveckla turbomaskinteknologi, kompetenta människor och industri, som kan bidra till att ställa om Sverige till ett hållbart energisamhälle och bidra till global miljönytta och internationell konkurrenskraft för svensk industri.
Arbetet har lett till ett flertal doktorsavhandlingar och vetenskapliga artiklar. Många av våra doktorander kommer från industrin eller får tjänst hos industrin efter doktorsstudier vilket garanterar kunskapsutbyte och kontinuerligt dialog.
För industrin har detta, förutom nya patent, lett till förbättrade metoder och verktyg för gasturbinutveckling, vilket bidragit till nya gasturbiner med förbättrade prestanda, ökad marknadsandel och lönsamhet.
Fakta
Samarbete inom LiU: Avdelning för mekanisk värmeteori och strömningslära, Avdelning för mekanik och hållfasthetslära, och Avdelning för konstruktionsmaterial
Samarbetspartners inom industri: Siemens Industrial Turbomachinery AB och GKN Aerospace
Finansiering: Turbokraft och KME