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Fan design assessment for BLI propulsion systems

Mennicken, Maximilian und Schönweitz, Dirk und Schnös, Markus und Schnell, Rainer (2021) Fan design assessment for BLI propulsion systems. CEAS Aeronautical Journal, Vol.12 (4). Springer. doi: 10.1007/s13272-021-00532-8. ISSN 1869-5582.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13272-021-00532-8

Kurzfassung

Civil aviation is aiming at fuel efficient aircraft concepts. Propulsion systems using boundary layer ingestion (BLI) are promising to reach this goal. The focus of this study is on the DLR UHBR fan stage of a tube and wing aircraft with rear-integrated engines. In this integration scenario the propulsion system and especially the fan stage receives distorted inflow in steady-state flight conditions. The distortion pattern and distortion intensity are dependent on the operating conditions. Consequently, the interaction of the fan and the distortion changes over the flight envelope. The first part of the paper aims at gaining knowledge of the BLI fan performance in the operating points end of field, approach, cruise (CR) and top of climb (TOC) using high-fidelity, unsteady RANS approaches. The analysis includes fan map performance metrics and a deeper insight into the flow field at CR and TOC. The preliminary design of a fan stage requires fast turn-around times, which are not fulfilled by high-fidelity approaches. Therefore, a fast, throughflow-based methodology is developed, which enables aerodynamicists to design distortion-tolerant fans. The main characteristics of the methodology is outlined in the second part. Consequently, the methodology is taken advantage of to investigate parameter sensitivities in terms of tip speed, blade thickness, solidity, the annulus geometry and a non-axisymmetric stator. This study suggests that distortion-tolerant fans should be designed at higher tip speeds than conventional design experience recommends to limit the local operating point excursion.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148436/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Fan design assessment for BLI propulsion systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mennicken, MaximilianMaximilian.Mennicken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3640-0682NICHT SPEZIFIZIERT
Schönweitz, DirkDirk.Schoenweitz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schnös, MarkusMarkus.Schnoes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schnell, RainerRainer.Schnell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Oktober 2021
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:Vol.12
DOI:10.1007/s13272-021-00532-8
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringer Nature Switzerland AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
ISSN:1869-5582
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fan design, Boundary layer ingestion, Total pressure distortion, Distorted inflow
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Triebwerkskonzepte und -integration, L - Virtuelles Triebwerk, L - Komponenten und Emissionen
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik
Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Hinterlegt von: Mennicken, Maximilian
Hinterlegt am:20 Jan 2022 15:51
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:05

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