Numerische Vorhersage nicht synchroner Schwingungsphänomene in Turbomaschinen

Abstract

Sichere Methoden zur numerischen Vorhersage von nicht synchronen Vibrationen (NSV) haben für eine kostenoptimierte Auslegung von Triebwerkskomponenten eine grundlegende Bedeutung. Durch CFD-Rechnungen von zwei akademischen Testfällen sowie eines realen Schaufelprofils erfolgt im Rahmen dieser Masterarbeit eine Analyse der derzeitigen Fähigkeiten von TRACE instationäre, abgelöste Strömungen und deren Interaktion mit schwingenden Strukturen sowie akustischen Resonanzen korrekt abzubilden. Die Validität der numerischen Ergebnisse wird mit Hilfe experimenteller Daten vorausgegangener Forschungen überprüft. Die Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass TRACE mit den bereits implementierten Turbulenz- und Transitionsmodellen sowohl die aeroelastischen als auch die aeroakustischen Strömungsphänome in hoher Genauigkeit vorhersagt. Das Menter SST k-Omega Modell und die Kopplung mit dem Gamma-Re-Theta Transitionsmodell haben sich, trotz geringfügiger Abweichungen zu vorausgegangenen Arbeiten, als zielführend herausgestellt. Für die weitere Analyse von Strömungssimulationen realer Profile in Verbindung mit NSV kann auf die erreichten Erkenntnisse aufgebaut werden.