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Analysis of turbomachinery averaging techniques

Frey, Christian und Ashcroft, Graham und Müller, Michael und Wellner, Jens (2022) Analysis of turbomachinery averaging techniques. ASME Journal of Turbomachinery, 145 (5). American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4056057. ISSN 0889-504X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
942kB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1115/1.4056057

Kurzfassung

In this paper, various averaging techniques s commonly used in turbomachinery applications are analyzed. It is shown how the work average relates to Miller’s mechanical work potential and that it is, in a certain way, consistent with Hartsel’s cooled turbine efficiency. It is found that a key to understand these approaches is to analyze the impact that entropy variations at inflows have on them. Second-order asymptotics e of mixing entropy are used to establish a close relationship between flux and work averages. It is found that the mixing entropy asymptotic due to entropy modes is identical for both averages. The work average, along with Miller’s mechanical work potential analysis, is as optimistic as the entropy average for vorticity and acoustic modes, but as pessimistic as the flux averaging for entropy variations. This explains why mechanical work potential based analysis is pessimistic about the inflow and thus optimistic about the efficiency of a turbine for high entropy variations in the inflow, e.g. in the presence of hot streaks or film cooling. Radial averaging techniques are discussed and their impact on turbine performance is shown. Our findings are illustrated by means of the analysis of steady and unsteady flow simulations of a 1.5 stage turbine configuration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192126/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of turbomachinery averaging techniques
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Frey, ChristianChristian.Frey (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0496-9225NICHT SPEZIFIZIERT
Ashcroft, GrahamGraham.Ashcroft (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Michaelmi.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6436-0801NICHT SPEZIFIZIERT
Wellner, JensJens.Wellner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0606-9415NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2022
Erschienen in:ASME Journal of Turbomachinery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:145
DOI:10.1115/1.4056057
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Computational Fluid Dynamics (CFD), Fan, compressor, and turbine aerodynamic design
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 - Virtuelles Triebwerk
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Frey, Christian
Hinterlegt am:12 Dez 2022 09:37
Letzte Änderung:12 Dez 2022 09:37

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