Numerische Simulation der Strömung in der Messkammer eines Sondenkalibrierkanals

Abstract

Strömungssonden kommen in vielen Anwendungsgebieten zur Bestimmung der Strömungsgrößen zum Einsatz. In der Abteilung Turbine im Institut für Antriebstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen werden die Sonden in einem Sondenkalibrierkanal (SEG) kalibriert. In der folgenden Arbeit wird die Strömung in der Messkammer des Kanals durch eine numerische Strömungssimulation untersucht. Dabei werden die RANS-Gleichungen und das SST-k-ω-Turbulenzmodell verwendet. Die Umsetzbarkeit der Rechnungen mit dem im DLR entwickelten, kompressiblen Strömungslöser TRACE wird geprüft. In den langsamen Bereichen der Sekundärströmung zeigte sich eine Abnahme der Totaltemperatur, die physikalisch nicht plausibel ist. Diese Problematik ist auf das Lösen der kompressiblen Gleichungen ohne kompressible Effekte zurückzuführen, was mit einer Low-Mach-Präkonditionierung ausgeglichen werden kann. Aktuellen Anlass zur numerischen Strömungssimulation des Sondenkalibrierkanals gibt eine neu-konstruierte Positioniereinheit. Um ihren Einfluss auf den Freistrahl und die Sekundärströmung zu überprüfen, wurden drei numerische Modelle für die Simulationen erstellt. Diese Modelle bestehen aus dem Sondenkalibrierkanal mit und ohne der neukonstruierten Positioniereinheit und Sonde. Als drittes Modell wurde die Positioniereinheit und die Sonde um zwei Achsen verdreht. In der Auswertung der Ergebnisse konnte ein geringer Einfluss der hinzugefugten Komponenten auf den Freistrahl und ein größerer Einfluss auf die Sekundärströmung gezeigt werden.