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Algorithm Based Generation of Realistic Bristle Distribution: Comparison Between an Unstructured and a Structured Bristle Package for Brush Seal Simulation

Ursprung, Moritz und Meyer, Maksym und Hausruckinger, Simon und Göttler, Johann und Cottier, Francois (2025) Algorithm Based Generation of Realistic Bristle Distribution: Comparison Between an Unstructured and a Structured Bristle Package for Brush Seal Simulation. In: 70th ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2025. ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, 2025-06-16 - 2025-06-20, Memphis, USA. doi: 10.1115/GT2025-151207. ISBN 978-079188887-2.

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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT2025/88827/1220464

Kurzfassung

Reducing the leakage in aero engines offers a high potential for efficiency improvements and fuel savings in air transport. Brush seals are able to significantly reduce leakage in comparison to the predominantly used labyrinth seals, but their application in gas turbines is restricted by the limited ability to predict their in-service behavior and leakage rates. This work contributes to enhancing brush seal simulations and improving their predictive accuracy. With the use of image processing algorithms, microscope images from a brush seal test stand are evaluated and individual bristles identified. A statistical analysis on these images determines the distribution of bristles in the bristle package. For pressure differences from 0 to 5 bar across the seal, representative unstructured bristle distributions can then be generated and used as input for CFD simulations. In the simulations, the unstructured bristle package is compared with a structured bristle setup using the same mean inter-bristle distance. The comparison is conducted in 2D as well as 3D. The 3D geometry includes a part of the support ring with a fence height of 0.5 mm and contact between bristles and rotor surface. Simulations with an unstructured bristle package show good agreement with experimental findings. The comparison with a structured bristle package reveals significant differences, when the inter-bristle distance is not varied to fit experimental leakage data. This shows the importance of simulating brush seals using a realistic bristle distribution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217444/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Algorithm Based Generation of Realistic Bristle Distribution: Comparison Between an Unstructured and a Structured Bristle Package for Brush Seal Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ursprung, MoritzMoritz.Ursprung (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-1185-2070194082047
Meyer, MaksymNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hausruckinger, SimonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Göttler, JohannNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cottier, FrancoisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 August 2025
Erschienen in:70th ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2025-151207
Name der Reihe:Volume 6: Heat Transfer: General Interest/ Additive Manufacturing Impacts on Heat Transfer; Heat Transfer: Internal Air Systems; Heat Transfer: Internal Cooling; Industrial & Cogeneration
ISBN:978-079188887-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gas turbines, brush seal, CFD, Image processing, Image recognition
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition
Veranstaltungsort:Memphis, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juni 2025
Veranstaltungsende:20 Juni 2025
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: Augsburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Test und Simulation für Gasturbinen
Hinterlegt von: Ursprung, Moritz
Hinterlegt am:13 Okt 2025 10:05
Letzte Änderung:13 Okt 2025 10:05

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