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A Numerical Test Rig for Turbomachinery Flows Based on Large Eddy Simulations With a High-Order Discontinuous Galerkin Scheme - Part 1: Sliding Interfaces and Unsteady Row Interactions

Bergmann, Michael und Morsbach, Christian und Klose, Björn und Ashcroft, Graham und Kügeler, Edmund (2023) A Numerical Test Rig for Turbomachinery Flows Based on Large Eddy Simulations With a High-Order Discontinuous Galerkin Scheme - Part 1: Sliding Interfaces and Unsteady Row Interactions. ASME Journal of Turbomachinery. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4063734. ISSN 0889-504X.

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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/turbomachinery/article/doi/10.1115/1.4063734/1169265/A-Numerical-Test-Rig-for-Turbomachinery-Flows

Kurzfassung

In this first paper of a three-part series, we present the extension and validation of the high-order Discontinuous Galerkin scheme in DLR's CFD-solver TRACE for scale-resolving simulations of unsteady row interactions. The translational movement of rows in linear cascade experiments is represented in the numerical model by solving the equations in the relative frame of reference. To couple rows in different frames of reference, a sliding interface approach based on the mortar technique for non-conforming meshes has been developed. The verification of the approach is exemplified by three canonical test cases. First, the experimental order of convergence is verified for the isentropic vortex convection. Subsequently, the suitability of the sliding interface approach for scale-resolving simulations is tested on the Taylor-Green vortex flow and a turbulent cylinder flow. Finally, the LES solver is applied to the T106D cascade with upstream moving bars at an exit Reynolds number of 200,000 and exit Mach number of 0.4. The flow physics with and without bars are discussed in terms of the instantaneous flow field, and time- and phase-averaged quantities. The comparison with experimental data shows overall a good agreement, especially for the total pressure losses in the wake, but also reveals uncertainties related to the reproduction of an experiment in the numerical model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198113/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Numerical Test Rig for Turbomachinery Flows Based on Large Eddy Simulations With a High-Order Discontinuous Galerkin Scheme - Part 1: Sliding Interfaces and Unsteady Row Interactions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bergmann, MichaelMichael.Bergmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0553-5584NICHT SPEZIFIZIERT
Morsbach, ChristianChristian.Morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Klose, Björnbjoern.klose (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8069-7885NICHT SPEZIFIZIERT
Ashcroft, GrahamGraham.Ashcroft (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Oktober 2023
Erschienen in:ASME Journal of Turbomachinery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1115/1.4063734
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Boundary layer development, Computational Fluid Dynamics (CFD), large eddy simulation, discontinuous Galerkin spectral element method, unsteady wakes
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
Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Virtuelle Turbine und numerische Methoden
Hinterlegt von: Bergmann, Michael
Hinterlegt am:16 Okt 2023 08:31
Letzte Änderung:19 Okt 2023 15:15

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