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Advanced methods for assessing flow physics of the TU Darmstadt compressor stage: Uncertainty quantification of RANS turbulence modeling

Matha, Marcel und Möller, Felix und Bode, Christoph und Morsbach, Christian und Kügeler, Edmund (2024) Advanced methods for assessing flow physics of the TU Darmstadt compressor stage: Uncertainty quantification of RANS turbulence modeling. ASME Journal of Turbomachinery. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4067315. ISSN 0889-504X.

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Offizielle URL: https://electrochemical.asmedigitalcollection.asme.org/turbomachinery/article/doi/10.1115/1.4067315/1210196/Advanced-methods-for-assessing-flow-physics-of-the

Kurzfassung

In this paper we quantify the turbulence modeling uncertainty for the transonic TU Darmstadt (TUDa) compressor. The present work applies the Eigenspace Perturbation Framework (EPF), as it is the only published physics-based framework capable of addressing the model-form uncertainty in turbulence closure modeling. To sample from the possible solution space and obtain the modeling uncertainty, we perform simulations perturbing the eigenvalues of the Reynolds stress tensor in addition to simulations using an unperturbed turbulence model. We show, that the shape of the Reynolds stress tensor ellipsoid has significant impact on the evolution of turbulence, flow separation, vortex systems, shock-boundary layer interaction and finally the overall performance of the compressor. We compare the estimated uncertainties with available measurements and transitional Delayed Detached-Eddy Simulations (DDES). This allows us to assess the confidence of the chosen turbulence model and to evaluate the sharpness and coverage of the resulting uncertainty bounds. Thus, the EPF is comprehensively validated and suggestions for its future applicability with respect to turbomachinery components are made.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210993/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advanced methods for assessing flow physics of the TU Darmstadt compressor stage: Uncertainty quantification of RANS turbulence modeling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Matha, Marcelmarcel.matha (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8101-7303NICHT SPEZIFIZIERT
Möller, Felixfelix.moeller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0192-3873173932317
Bode, Christophchr.bode (at) tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morsbach, ChristianChristian.Morsbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6254-6979NICHT SPEZIFIZIERT
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Dezember 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:10.1115/1.4067315
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compressor stall, surge, and operability, Computational Fluid Dynamics (CFD), Fan, compressor, and turbine aerodynamic design, fluid dynamics and heat transfer phenomena in compressor and turbine components of gas turbine engines
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 Antriebstechnik > Numerische Methoden
Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Virtuelle Turbine und numerische Methoden
Hinterlegt von: Matha, Marcel
Hinterlegt am:17 Dez 2024 11:46
Letzte Änderung:17 Dez 2024 11:46

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