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The Unsteady Shock-Boundary Layer Interaction in a Compressor Cascade - Part 2: High-Fidelity Simulation

Klose, Björn und Morsbach, Christian und Bergmann, Michael und Munoz Lopez, Edwin Joseph und Hergt, Alexander und Kügeler, Edmund (2024) The Unsteady Shock-Boundary Layer Interaction in a Compressor Cascade - Part 2: High-Fidelity Simulation. ASME Journal of Turbomachinery. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4067097. ISSN 0889-504X.

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Kurzfassung

n the second part of this three-paper series, high-fidelity simulations of the Transonic Cascade TEAMAero at the aerodynamic design point with Re = 1.35E06 and Main = 1.21 are presented. A high-order discontinuous Galerkin spectral element method with finite-volume subcell shock capturing is employed to simulate the flow based on an implicit LES scheme and advanced over several buffeting cycles to reliably capture the shock unsteadiness. A study on the spanwise domain size shows that the shock oscillation amplitude decreases with increasing span, although its frequency and mean location remains fixed through the simulations. By comparing high- and low-resolution LES results, it is further presented that deviations from under-resolution are mostly limited to the separated region past the shock, where the high-fidelity results match experimental results more closely. In addition to the LES, low-fidelity URANS is shown to capture the shock unsteadiness correctly, but at a reduced amplitude and fails to match the force distributions on the blade surface. Through examination of instantaneous flow features, space-time relations and spectral proper orthogonal decomposition, a basic analysis of the shock-boundary layer interaction is presented and indicates that velocity perturbations travel upstream through the subsonic boundary layer and periodically cause oblique shock waves, transporting the information from the boundary layer into the passage.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208262/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Unsteady Shock-Boundary Layer Interaction in a Compressor Cascade - Part 2: High-Fidelity Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Klose, Björnbjoern.klose (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8069-7885NICHT SPEZIFIZIERT
Morsbach, ChristianChristian.Morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Bergmann, MichaelMichael.Bergmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0553-5584NICHT SPEZIFIZIERT
Munoz Lopez, Edwin JosephEdwin.MunozLopez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4511-037X172891152
Hergt, AlexanderAlexander.Hergt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-1643-7326172891153
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 November 2024
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:10.1115/1.4067097
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:large eddy simulation, discontinuous Galerkin, transonic flow, compressor cascade
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 Test und Simulation für Gasturbinen
Institut für Antriebstechnik
Hinterlegt von: Klose, Björn
Hinterlegt am:02 Dez 2024 08:16
Letzte Änderung:02 Dez 2024 08:16

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