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Evaluating the aerodynamic damping at shock wave boundary layer interacting flow conditions with harmonic balance

Heners, Jan Philipp und Carraro, Thomas und Frey, Christian und Grüber, Björn (2022) Evaluating the aerodynamic damping at shock wave boundary layer interacting flow conditions with harmonic balance. In: ASME Turbo Expo 2022: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2022. ASME 2022 Turbomachinery Technical Conference & Exposition, 13.-17- June, 2022, Rotterdam, The Netherlands. doi: 10.1115/GT2022-81689. ISBN 978-079188612-0.

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Kurzfassung

The aerodynamic damping of a stator vane located in a rear stage of a high pressure compressor is evaluated at transonic flow conditions by numerical means. The results of a solution method based on temporal linearization around a steady RANS state are compared to results generated by relying on a state-of-the-art harmonic balance solver. It is found that the time-linearized method is not capable to reproduce the damping behavior in a sufficient manner for the majority of assessed nodal diameters. The limitations of the time-linearized method consisting in expansion around an imperfect steady RANS state, neglecting non-linear contributions and considering turbulence to be frozen at its steady state are evaluated and quantified.Furthermore, the presence of unsteady content induced by shock wave boundary layer interaction can be identified by performing a full-annulus URANS simulation based on time-integration. For a limited range of nodal diameters, this shock boundary layer interaction locks in to the assessed flutter motion and affects the damping behavior substantially. It is demonstrated that the mechanism of the shock wave boundary layer interaction can be reproduced with harmonic balance in accordance to the time-integration method. Coupling the eigenmode of interest and the identified shock boundary layer interaction via the harmonic balance method allows to predict the aerodynamic damping for the affected nodal diameters.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192127/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Evaluating the aerodynamic damping at shock wave boundary layer interacting flow conditions with harmonic balance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heners, Jan Philipphenersj (at) hsu-hh.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carraro, ThomasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, ChristianChristian.Frey (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0496-9225NICHT SPEZIFIZIERT
Grüber, Björnbjoern.grueber (at) mtu.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2022
Erschienen in:ASME Turbo Expo 2022: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2022-81689
ISBN:978-079188612-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Shock wave boundary layer interaction, compuational fluid dynamics (CFD), harmonic balance, turbomachinery, aerodynamic damping
Veranstaltungstitel:ASME 2022 Turbomachinery Technical Conference & Exposition
Veranstaltungsort:Rotterdam, The Netherlands
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:13.-17- June, 2022
Veranstalter :The American Society of Mechanical Engineers
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:10 Aug 2023 08:07

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