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Quantifizierung der Gitterkonvergenz für die Strömungs- simulation von Einzelelementen eines porösen Injektors - Quantification of Spatial Convergence in Simulations of Flow of Single Elements of a Porous Injector

Heinrich, Klaus (2016) Quantifizierung der Gitterkonvergenz für die Strömungs- simulation von Einzelelementen eines porösen Injektors - Quantification of Spatial Convergence in Simulations of Flow of Single Elements of a Porous Injector. Master's. DLR-Interner Bericht. DLR-IB-RA-LA-2016-273.

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Abstract

Das neue Konzept eines porösen Injektorkopfes für Raketentriebwerke wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelt und getestet. Um die gemessenen Daten zu analysieren wurden numerische Simulationen der Brennkammerströmung durchgeführt. Da die 3D-Simulation eines Achtels der gesamten Brennkammer eine sehr hohe Genauigkeit erfordert, war es das Ziel dieser Arbeit den Grad der Gitterkonvergenz für dieses Modell zu bestimmen und daraus Maßnahmen zur Optimierung abzuleiten. Die Rechnungen wurden mit der kommerziellen Software ANSYS CFX durchgeführt und die Gittererstellung mit ANSYS ICEM. Für eine quantitative Aussage über den Diskretisierungsfehler wurde der Gitterkonvergnez-Index als Maß verwendet. Als Testfall wurde eine ebene freie Scherschicht zwischen kryogenem Wasserstoff und Sauerstoff bei 60 bar betrachtet und verschiedene Gitter miteinander verglichen. Um die Gitterkonvergenz für das oben beschriebene Modell zu bestimmen wurden aus dem porösen Injektorkopf ein Einzelinjektor aus der Mitte, sowie einer in Wandnähe ausgewählt und separat simuliert. Dadurch konnte bei weiteren Gitterverfeinerungen Rechenleistung eingespart werden. Es zeigte sich vor allem im Bereich der Flamme eine hohe Gitterabhängigkeit der Lösung, während am Ende der Brennkammer bereits eine relativ gute Konvergenz vorliegt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/107588/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Master's)
Title:Quantifizierung der Gitterkonvergenz für die Strömungs- simulation von Einzelelementen eines porösen Injektors - Quantification of Spatial Convergence in Simulations of Flow of Single Elements of a Porous Injector
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Heinrich, KlausRA-RAK LAUNSPECIFIED
Date:2016
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Strömungssimulation, Injektor
Institution:Universität Stuttgart
Department:Institut für Raumfahrtsysteme
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Space Transport
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R RP - Raumtransport
DLR - Research theme (Project):R - Proj. Systementwicklungen für Reusable Launcher (RLV)
Location: Lampoldshausen
Institutes and Institutions:Institute of Space Propulsion > Rocket Propulsion
Deposited By: Hanke, Michaela
Deposited On:11 Nov 2016 07:51
Last Modified:11 Nov 2016 07:51

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