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INTEGRATION OF A GAS MODEL INTO CFD ANALYSIS FOR THE SIMULATION OF TURBINE EXHAUST FLOWS WITH HIGH STEAM LOADS

El-Soueidan, Mahmoud und Schmelcher, Marc und Görtz, Alexander und Häßy, Jannik und Bröcker, Marius (2023) INTEGRATION OF A GAS MODEL INTO CFD ANALYSIS FOR THE SIMULATION OF TURBINE EXHAUST FLOWS WITH HIGH STEAM LOADS. ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, 2023-06-26 - 2023-06-30, Boston, Massachusetts, USA. doi: 10.1115/GT2023-101600. ISBN 978-0-7918-8698-4.

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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT2023/86984/V005T06A005/1168032

Kurzfassung

The Water-Enhanced Turbofan (WET) is a promising future propulsion concept to reduce aero engine emissions. In the WET-engine, a heat exchanger uses turbine exhaust heat in order to generate superheated steam out of liquid water. For evaporator design, CFD simulations are necessary since correlation-based predictions have a high uncertainty during preliminary design. A common way of modeling steam loaded flows is the integration of gas models into CFD analysis. However, to the author’s knowledge, there is no gas model published that accounts for the exact gas composition of turbine exhaust flows with high steam loads and is commonly used by low- and high-fidelity methods. Therefore, a gas model predicting the thermodynamic behavior of the turbine exhaust flow considering high steam loads is presented and integrated into an existing CFD solver. The approach is able to incorporate the implemented gas model into the CFD simulation by two methods: runtime and offline. The offline method has a computational advantage in iteration time compared to the runtime integration. As demonstration case, a single two dimensional cylinder is considered. A variation of the steam loading of the flow shows a significant effect on local properties and therefore on local and average heat transfer. Increasing the steam loading up to 40% results in an increase of the average Nusselt number of 17%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196068/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:INTEGRATION OF A GAS MODEL INTO CFD ANALYSIS FOR THE SIMULATION OF TURBINE EXHAUST FLOWS WITH HIGH STEAM LOADS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
El-Soueidan, MahmoudMahmoud.El-Soueidan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmelcher, MarcMarc.Schmelcher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-7659-5358NICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, AlexanderAlexander.Goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Häßy, JannikJannik.Haessy (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bröcker, MariusMarius.Broecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-7824-5564NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 September 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2023-101600
ISBN:978-0-7918-8698-4
Status:veröffentlicht
Stichwörter:heat recovery steam generator, computational fluid dynamics
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition
Veranstaltungsort:Boston, Massachusetts, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Juni 2023
Veranstaltungsende:30 Juni 2023
Veranstalter :American Society of Mechanical Engineers (ASME)
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
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerk
Hinterlegt von: El-Soueidan, Mahmoud
Hinterlegt am:25 Okt 2023 13:16
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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