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Assessment of Computational Fluid Dynamic Modeling of Multi-Jet Impingement Cooling and Validation With the Experiments

Tabassum, Sadiya und Hilfer, Michael und Brakmann, Robin und Morsbach, Christian und Willert, Christian und Matha, Marcel (2023) Assessment of Computational Fluid Dynamic Modeling of Multi-Jet Impingement Cooling and Validation With the Experiments. Journal of Turbomachinery, 145 (8), Seiten 1-11. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4056715. ISSN 0889-504X.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1115/1.4056715

Kurzfassung

The current study involves numerical and experimental investigations of circular in-line jets impinging on a heated flat plate. The generic configuration is characterized by nine jets, each with a diameter of D = 0.0152 m. The jets are influenced by a self-generating crossflow and are positioned at a nozzle-to-plate distance (H/D) of 5 and a jet pitch (p/D) of 5. The steady Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) simulations are performed for turbulent jet Reynolds numbers with the in-house CFD code TRACE. The Menter k–ω shear stress transport (SST) model is applied for turbulence modeling and the turbulent scalar fluxes are modeled based on the Reynolds analogy for a constant turbulent Prandtl number. To gain a closer insight into the impingement jet physics, high-resolution near-wall velocity and thermal fields are obtained through large eddy simulations (LESs) and measurements from particle image velocimetry (PIV). Focus is laid on the comparison of RANS results with the LES data and the experimental data. The results exhibit a qualitative similarity between the simulations and the experiments. Furthermore, correlations of the Nusselt number from the literature are used to validate the simulation results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196358/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:EISSN 1528-8900; Artikel: 071002; Published: February 10, 2023
Titel:Assessment of Computational Fluid Dynamic Modeling of Multi-Jet Impingement Cooling and Validation With the Experiments
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tabassum, SadiyaSadiya.Tabassum (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hilfer, Michaelmichael.hilfer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2881-7130NICHT SPEZIFIZIERT
Brakmann, RobinRobin.Brakmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3598-0742NICHT SPEZIFIZIERT
Morsbach, Christianchristian.morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Willert, Christianchris.willert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1668-0181NICHT SPEZIFIZIERT
Matha, Marcelmarcel.matha (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8101-7303NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Januar 2023
Erschienen in:Journal of Turbomachinery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:145
DOI:10.1115/1.4056715
Seitenbereich:Seiten 1-11
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
Name der Reihe:ASME, Digital Collecetion
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:computational fluid dynamics (CFD), fluid dynamics and heat transfer phenomena in compressor and turbine components of gas turbine engines, heat transfer and impingement jet cooling
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Flugzeug und Validierung, E - Verbrennungs- und Kraftwerkssysteme
Standort: Göttingen , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Turbine
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:07 Aug 2023 08:57
Letzte Änderung:18 Okt 2023 13:30

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