B2 - Stand der Forschungen im September 2013

 

Im Rahmen der Forschergruppe ist der Kernpunkt dieses Teilprojekts, Methoden zur hochgenauen Simulation von Triebwerken und deren Gondeln an den Grenzen der Flug-Envelope zu erarbeiten und mithilfe dieser wissenschaftliche Erkenntnisse über die dabei auftretenden komplexen Strömungszustände zu gewinnen. Durch Strömungsablösungen im Triebwerkseinlauf, die bei diesen extremen Flugzuständen auftreten, können die ersten Verdichterstufen, insbesondere der Fan aerodynamisch überlastet werden. Es kommt dann zu starken Wechselwirkungen zwischen der Außenaerodynamik und dem Triebwerk 4 , die mit leistungsfähigen Strömungslösern treffsicher vorausberechnet werden sollen. Nachdem in der ersten Förderperiode primär die Methoden im Vordergrund standen, werden in dieser Förderungsperiode, unter Zuhilfenahme der entwickelten Methoden, die wissenschaftlichen Erkenntnisse im Vordergrund stehen. Die Ergebnisse aus Förderperiode 1 sind unter anderem in 1 , 2 und 3 veröffentlicht.

Am Anfang der zweiten Förderperiode wurden zunächst Simulationsergebnisse aus Förderperiode 1 weiter ausgewertet und wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten von Verdichtern bei gestörter Zuströmung erlangt 4 . Im Rahmen dieser Arbeiten wurden unter anderem zwei unterschiedliche Axialverdichterstufen bei inhomogener Zuströmung mit 2D- und 3D-Verfahren untersucht und verglichen (s. Abbildung 1). Diese Grundlagenuntersuchungen können die Analyse der umfangreichen Daten der transsonischen Verdichterstufe der TU Darmstadt, der in Teilprojekt B5 mit unterschiedlichen Eintrittsstörungen detailliert vermessen wird, sinnvoll ergänzen und unterstützen.

 

 Abbildung 1

In enger Kooperation zwischen der UniBW München, der TU Darmstadt und Rolls Royce Deutschland wurden basierend auf den Erfahrungen aus der ersten Förderperiode neue Störkörper für den transsonischen Verdichterprüfstand entwickelt. TP B2 unterstützte dabei B5 (Ergebnisse TP B5 2013) durch numerische Simulationen und Studien über unterschiedliche Geometrieoptionen.

Des Weiteren wurde die Kopplung zwischen TAU und TRACE weiter untersucht und in Zusammenarbeit zwischen der UniBW München und dem DLR Braunschweig optimiert. So unterstützt das Kopplungsmodul nun die neuste Version von TAU sowie TRACE 8.0, wodurch die Anwendung von Reynolds-Spannungs-Modellen möglich wird. Zur Verifikation des Codes wurde ein erster stark instationärer Testfall erfolgreich simuliert, welcher alle Eigenschaften einer im Folgenden geplanten Simulation zwischen Störkörper (TAU-Simulation) und Verdichter (TRACE-Simulation) enthält (s. Abbildung 2).

 Abbildung 2

1. Lesser A.; Iseler, J.; Niehuis, R.: „Numerical Investigation of a Highly Loaded Axial Compressor Stage with Inlet Distortions“, GT2011-46457, Proceedings of ASME Turbo Expo, Vancouver, Canada, 2011

2. Lesser, A.; Niehuis, R.: „Detailed Numerical Investigation of a Transonic Axial Compressor Stage with Inlet Distortions“, ISAIF10-106, Proceedings of the 10th International Symposium on Experimental Computational Aerothermodynamics of Internal Flows, Brussels, Belgium, 2011

3. Niehuis, R; Lesser, A.; Probst, A.; Radespiel, R.; Schulze, S.; Kähler, C.J.; Spiering, F.; Kroll, N.; Wartzek, F.; Schiffer, H.-P.: „Simulation of Nacell Stall and Engine Response“, ISABE-2013-1402, Proceedings of the XXI. International Symposium on Air Breathing Engines, Busan, Korea, 2013

4. Lesser, A.; Barthmes, S.; Niehuis, R.: „Numerical Investigation of the Effect of Inflow Distortions on Transonic Axial Compressor Stages with 2D and 3D Calculations“, International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS), Brisbane, Australia, 2012

 


aktualisiert:2910.2013
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