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ASSESSMENT OF THE DDES-\gamma MODEL FOR THE SIMULATION OF A HIGHLY LOADED TURBINE CASCADE

Fard Afshar, Nima und Möller, Felix und Henninger, Stefan und Kozulovic, Dragan und Morsbach, Christian und Bechlars, Patrick und Jeschke, Peter (2023) ASSESSMENT OF THE DDES-\gamma MODEL FOR THE SIMULATION OF A HIGHLY LOADED TURBINE CASCADE. Journal of Turbomachinery, Seiten 1-12. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4064079. ISSN 0889-504X.

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Kurzfassung

The study analyzes the flow over the MTU-T161 low-pressure turbine cascade at Re=90,000 using Delayed Detached Eddy Simulations (DDES). At this operating point, the flow encounters a separation bubble and separation-induced transition on the suction side. The applied DDES method is based on a vorticity-based formulation and incorporates the one-equation \gamma-transition model. Several studies such as a systematic grid convergence study and a detailed analysis of the DDES model parameters are performed to assess the accuracy and performance of the DDES model against experiments and LES. The results show that transitional flows demand higher grid resolution than typical turbulent boundary layers, making DDES computationally more expensive than RANS. However, it remains more efficient than wall-resolved LES. The results show that the DDES approach needs to be coupled with a transition model to capture the flow topology over a turbine blade correctly. The benefit of the DDES \gamma-transition is particularly evident in the prediction of the separated shear layer, transition process and the subsequent reattachment. The applied RANS eddy viscosity turbulence and transition models within our study, are not able to accurately predict the aforementioned mechanisms. Particularly for highly loaded turbine blades, the accurate prediction of flow separation and potential reattachment is crucial for aerodynamic design of turbines, since large parts of the total pressure loss are generated in the separated region. Therefore, the DDES \gamma-transition model can be a good compromise in terms of predictive accuracy and computational costs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200068/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:ASSESSMENT OF THE DDES-\gamma MODEL FOR THE SIMULATION OF A HIGHLY LOADED TURBINE CASCADE
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fard Afshar, NimaRWTH University, AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Möller, Felixfelix.moeller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0192-3873148005121
Henninger, StefanRWTH University, AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kozulovic, DraganBundeswehr University, MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morsbach, ChristianChristian.Morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Bechlars, PatrickMTU Aero Engines AG, MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jeschke, PeterRWTH University , AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 November 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
DOI:10.1115/1.4064079
Seitenbereich:Seiten 1-12
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Boundary layer development, Computational Fluid Dynamics (CFD), turbine blade and measurement advancements, Turbomachinery blading design
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 - Digitale Technologien, L - Virtuelles Triebwerk, L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Virtuelle Turbine und numerische Methoden
Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Möller, Felix
Hinterlegt am:04 Dez 2023 08:40
Letzte Änderung:08 Dez 2023 12:25

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