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Investigating the Unsteady Dynamics of a Multi-Jet Impingement Cooling Flow Using Large Eddy Simulation

Morsbach, Christian und Matha, Marcel und Brakmann, Robin G. und Tabassum, Sadiya und Bergmann, Michael und Schroll, Michael und Willert, Christian und Kügeler, Edmund (2024) Investigating the Unsteady Dynamics of a Multi-Jet Impingement Cooling Flow Using Large Eddy Simulation. Journal of Turbomachinery, 147 (3). American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4066508. ISSN 0889-504X.

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9MB

Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/turbomachinery/article/doi/10.1115/1.4066508/1206153/Investigating-the-unsteady-dynamics-of-a-multi-jet

Kurzfassung

We investigate the unsteady behavior of an in-line jet impingement array of nine jets at a Reynolds number of 10,000 in a narrow channel subjected to a developing cross flow of up to 25% of the bulk jet velocity. To this end, we present an improved version of a previously published large eddy simulation (LES) now with resolved turbulence at the inflow boundaries. After a careful analysis of the transient behavior and statistical convergence of the LES, we discuss the time-averaged heat transfer characteristics of the configuration compared to numerical references of similar configurations. We then show how the large-scale unsteadiness increases from jet to jet. Both space-only and spectral proper orthogonal decompositions (POD and SPOD) are used to discuss the large-scale organization of single jets and multiple jets in combination. The latter shows a qualitative change in the unsteady behavior of the temperature footprint on the impingement wall with increasing cross flow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207257/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Investigating the Unsteady Dynamics of a Multi-Jet Impingement Cooling Flow Using Large Eddy Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Morsbach, ChristianChristian.Morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Matha, Marcelmarcel.matha (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8101-7303NICHT SPEZIFIZIERT
Brakmann, Robin G.Robin.Brakmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tabassum, SadiyaSadiya.Tabassum (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bergmann, MichaelMichael.Bergmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0553-5584NICHT SPEZIFIZIERT
Schroll, MichaelMichael.Schroll (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0736-546XNICHT SPEZIFIZIERT
Willert, ChristianChris.Willert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1668-0181NICHT SPEZIFIZIERT
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Oktober 2024
Erschienen in:Journal of Turbomachinery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:147
DOI:10.1115/1.4066508
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:impingement cooling, large eddy simulation, unsteady analysis, modal decomposition
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HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk, E - Verbrennungs- und Kraftwerkssysteme
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Institut für Antriebstechnik > Turbine
Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Virtuelle Turbine und numerische Methoden
Hinterlegt von: Morsbach, Christian
Hinterlegt am:14 Okt 2024 08:51
Letzte Änderung:14 Okt 2024 08:51

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