Konsolidierte Verdichter CFD

Betreuer: Dipl.-Ing. Simon Stummann

Zielsetzung

Im Rahmen der Effizienzsteigerung von Flugzeugtriebwerken werden höhere Wirkungsgrade des Triebwerks angestrebt. Um dies zu erreichen soll in zukünftigen Verdichtern der Druckaufbau gesteigert werden, bei gleichzeitig geringeren Verlusten. Dazu ist es in der Entwicklung moderner Verdichter notwendig, die Vorhersagegenauigkeit der Auslegung auf Basis numerischer CFD-Simulationen zu verbessern. Hierzu untersucht das Institut für Strahlantriebe im Rahmen eines LUFO IV Forschungsprojektes gemeinsam mit MTU Aero Engines den Einfluss verschiedener numerischer Modelle auf die Lösung der Strömungssimulation. Dazu wird ein Setup entwickelt mit welchem berechnete Kenngrößen und die Verlustentstehung äquivalent zum Experiment wiedergegeben wird.

Vorgehensweise

Mit dem Strömungslöser TRACE werden gezielt numerische Einflüsse auf Simulationsergebnisse von Verdichtern untersucht sowie diese mit Experimenten verglichen. Als experimentelles Validierungsmodell wird unter anderem das am IST aufgebaute, detailliert vermessene 2,5-Stufen Verdichterrig herangezogen.

Der Einfluss des Berechnungsnetzes auf die Lösung der Strömung, besonders der Verlustentstehung wird detailliert untersucht, wobei der Einfluss des Netzes auf die Grenzschicht und die Strömung im Spalt wichtige Faktoren sind. Weiterhin werden verschiedene numerische Modelle auf ihren Einfluss auf die Simulation hin betrachtet und verglichen, wobei die Entstehung und Darstellung von Verlusten in der Strömungssimulation ein wesentliches Betrachtungskriterium ist. So wird untersucht, wie Strömungsphänomene, die in Verdichtern entscheidend sind, durch CFD-Simulationen wirklichkeitsgetreu wiedergegeben werden können. Die Betrachtung richtet sich auch auf die stationäre und instationäre Simulation instationärer Phänomene in Axialverdichtern, wie zum Beispiel der Pumpgrenze. Mit dem zu entwickelnden CFD-Setup ist es durch die verbesserte Simulationsgenauigkeit möglich, Verdichter gezielter auf künftige Aufgaben hin zu entwickeln.

Projektpartner