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On the Development of an Efficient Sliding Mesh Interface for the Harmonic Balance Method, Part I: Implementation and Verification

Geiser, Georg und Schwarzenthal, Felix und Ashcroft, Graham und Hartmann, Maximilian und Schlüß, Daniel (2024) On the Development of an Efficient Sliding Mesh Interface for the Harmonic Balance Method, Part I: Implementation and Verification. In: 69th ASME Turbo Expo 2024: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2024. ASME Turbo Expo 2024: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, 2024-06-24 - 2024-06-28, London, Großbritannien. doi: 10.1115/GT2024-125015. ISBN 978-079188807-0.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Kurzfassung

In recent years the Harmonic Balance method has become a popular tool in the field of turbomachinery design. While it can efficiently capture nonlinear effects in time-periodic flows, its application to complex configurations such as cavities or casing treatments requires sophisticated domain coupling methods. To address this topic, in a series of two papers, we present and validate an algorithm for the coupling of non-conforming mesh topologies across domain boundaries. In this first paper the basic algorithm and its verification are presented in detail. In the second paper the method is applied to analyze the impact of a casing treatment on blade flutter in a compressor stage. It is shown in this paper that memory layout can have a strong impact on memory usage and CPU time. To handle indexed modes, i.e., modes with the same frequency but different inter-blade phase angles, we introduce virtual passage segments on which the required spatial Discrete Fourier Transform (DFT) is performed. Using Almost Periodic Fourier Transforms (APFT) to transfer the temporal solution harmonics we show that the computational overhead can be significantly reduced when compared to a standard temporal DFT ansatz. In this context a simple, but robust algorithm is proposed to determine the temporal sampling interval and distribution of the sampling points such that a bound on the condition number of the resulting APFT matrix is satisfied. The method is verified and analyzed using three academic test cases: the propagation of an entropy wave across moving interfaces in an empty duct with a rotating mean flow; the aerodynamic excitation of a simple rotor blade exposed to a time-periodic gust disturbance; and the flow in a duct with an attached cavity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208251/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:On the Development of an Efficient Sliding Mesh Interface for the Harmonic Balance Method, Part I: Implementation and Verification
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Geiser, GeorgGeorg.Geiser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0989-9676NICHT SPEZIFIZIERT
Schwarzenthal, FelixFelix.Bayer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ashcroft, GrahamGraham.Ashcroft (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hartmann, MaximilianMTU Aero Engines AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlüß, DanielMTU Aero Engines AGhttps://orcid.org/0000-0001-7559-2264NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 August 2024
Erschienen in:69th ASME Turbo Expo 2024: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2024-125015
ISBN:978-079188807-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hamonic Balance, Sliding Interface, APFT
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2024: Turbomachinery Technical Conference and Exposition
Veranstaltungsort:London, Großbritannien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 Juni 2024
Veranstaltungsende:28 Juni 2024
Veranstalter :The American Society of Mechanical Engineers
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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
Hinterlegt von: Geiser, Dr. Georg
Hinterlegt am:11 Nov 2024 08:35
Letzte Änderung:11 Nov 2024 08:35

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