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Untersuchung der Kavitation in einem Tauchstrahl mit Bezug auf Anwendung in Turbopumpen von Raketentriebwerken mittels skalenauflösender Simulation

Schraven, Leonard (2023) Untersuchung der Kavitation in einem Tauchstrahl mit Bezug auf Anwendung in Turbopumpen von Raketentriebwerken mittels skalenauflösender Simulation. Masterarbeit, RWTH Aachen.

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Kurzfassung

Alle relevanten Grundlagen zu den Themen Kavitation und Turbulenzmodellierung werden erläutert. Auf den Volume-of-Fluid Ansatz sowie das Schnerr-Sauer Kavitationsmodell wird eingegangen, um Strömungen mit mehreren Phasen und Phasenübergang durch Kavitation zu simulieren. Abschließend werden die nötigen Grundlagen der Numerik erläutert. Zunächst wird die Simulation für einen Referenzfall aus der Literatur aufgebaut. Daran werden neben dem numerischen Setup die Modellparameter anhand von Messdaten kalibriert. Beginnend mit der Vernetzung und Festlegung der Randbedingungen werden die Simulationseinstellungen erläutert. Ausgehend von einer stationären RANS Rechnung wird die Modellierung zunächst auf eine Detached Eddy Simulation erweitert. Im finalen Schritt wird darüber hinaus eine zweite Phase sowie der Phasenübergang durch Kavitation betrachtet. Die so gewonnen Ergebnisse werden zunächst auf die korrekte Anwendung der Modelle geprüft und der statistische Fehler abgeschätzt. Anschließend werden die Ergebnisse ausgewertet. Die Modellparameter werden kalibriert, bis eine gute Übereinstimmung der Geschwindigkeitsverteilung erreicht wird. Das so gewonnene Setup wird auf den Pumpeneinlass mit tangentialer Einblasung übertragen und gegebenenfalls nötige Anpassungen vorgenommen. Auch für diesen Fall wird zunächst die korrekte Applikation der Modelle überprüft und der statistische Fehler abgeschätzt. In der anschließenden Auswertung wird der Einfluss der Einblasung auf das Strömungsfeld sowie das Auftreten von Kavitation beim Strahlzerfall untersucht.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200240/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:Untersuchung der Kavitation in einem Tauchstrahl mit Bezug auf Anwendung in Turbopumpen von Raketentriebwerken mittels skalenauflösender Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schraven, LeonardLeonard.Schraven (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenanzahl:80
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Kavitation, DES, OpenFOAM
Institution:RWTH Aachen
Abteilung:Fakultät für Maschinenwesen
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Hinterlegt von: Böhringer, Isabell
Hinterlegt am:04 Dez 2023 10:51
Letzte Änderung:04 Dez 2023 10:51

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