Numerische Untersuchung eines transpirationsgekühlten Segments in einer Düsenströmung (Bachelorarbeit)

Abstract

In dieser Arbeit wurden CFD-Simulationen zur numerischen Untersuchung eines transpirationsgekuhlten Segments in einer Düsenströmung mit dem kommerziellen Stömungslösers Ansys CFX durchgeführt. Grundlage der Simulationen war ein am Stoßwellenlabor der RWTH Aachen durchgeführter Versuch, bei dem ein schmales poröses Segment im Überschallbereich einer konvergent-divergenten Düse untersucht wurde, wobei Helium als Kühlgas eingesetzt wurde. Untersucht wurden der Einfluss der Größe des simulierten Anteils der Düse und die Verwendung des k-epsilon und des Menter-SST Modells. Aufgrund der Definition der wall function beim k-epsilon Modell und bestehenden Simulationen bei denen Transpirationskühlung im Unterschall erfolgreich mit dem Menter-SST Modell simuliert wurde, wird für die Auswertung das Menter-SST Modell verwendet. Im ungekühlten Referenzfall wurden nur geringfügige Abweichungen zwischen den gemessenen und simulierten Daten festgestellt. Insofern waren die Simulationen geeignet, um die Strömung angemessen nachzubilden. Im Gegensatz dazu wiesen die Simulationen mit Transpirationskühlung deutliche Abweichungen von den Experimenten auf, welche auf eine Reihe möglicher Ursachen zurückzuführen sein könnten. Da leider bislang keine Daten vorliegen, um die Einflüsse der verschiedenen potentiellen Ursachen zu quantifizieren, Arbeit nicht bestimmt werden.