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The INFRa Rig: Validating High-Fidelity Fan-Intake Simulations in a Crosswind Facility

Mennicken, Maximilian und Grubert, Jonas und Brunow, Patrick und Friedrichs, Jens und Gößling, Jan und Paul Panuthara, John und Sivel, Pierre und Schnell, Rainer (2025) The INFRa Rig: Validating High-Fidelity Fan-Intake Simulations in a Crosswind Facility. In: 70th ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2025. ASME Publishing. 70th ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2025, 2025-06-16 - 2025-06-20, Memphis, USA. doi: 10.1115/GT2025-151628. ISBN 978-079188887-2.

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Kurzfassung

This study addresses the numerical and experimental investigation of a low pressure ratio fan at take-off representative operating conditions including crosswind. It explores this by qualifying high-fidelity numerical setups of a crosswind facility and by validating the numerical results with test data. In this work, we introduce the INFRa fan, which represents a downscaled state-of-the-art propulsor with a cruise fan pressure ratio of 1.37, targeting a bypass ratio of 10-12. In the numerical study, we investigate the fan-intake interaction with two axisymmetric flight intakes under clean inflow conditions. The main difference is the different area ratio between the intake throat and the fan inlet. However, the average intake-induced variations at the fan inlet have only a small effect on the fan performance. Furthermore, the numerical data of one intake are validated by experimental data. In a subsequent step, the propulsion unit is subjected to a 30 knot crosswind. The crosswind leads to a strong acceleration of the flow around the intake highlight area. This leads to unsteady flow separation, which reattaches before the flow enters the fan blade. It is found that the frequency of the separation bubble is 25.2 % (CFD) or 28.5 % (experiments) lower than the first engine order, respectively. The flow separation results in a highly distorted inflow to the fan. Therefore, the fan performance varies along the circumference. The distinct frequency of the separation bubble as well as the fan performance data are validated with experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219387/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:The INFRa Rig: Validating High-Fidelity Fan-Intake Simulations in a Crosswind Facility
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mennicken, MaximilianMaximilian.Mennicken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3640-0682200301056
Grubert, JonasInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunow, PatrickInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrichs, JensInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gößling, JanInstitute of Turbomachinery and Fluid DynamicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paul Panuthara, JohnJohn.PaulPanuthara (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sivel, PierrePierre.Sivel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-9264-2405200301057
Schnell, RainerRainer.Schnell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 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:Ja
DOI:10.1115/GT2025-151628
Verlag:ASME Publishing
ISBN:978-079188887-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fan-intake-interaction, crosswind, aerodynamics, unsteady CFD
Veranstaltungstitel:70th ASME Turbo Expo 2025: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2025
Veranstaltungsort:Memphis, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juni 2025
Veranstaltungsende:20 Juni 2025
Veranstalter :American Society of American Engineers
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, L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Mennicken, Maximilian
Hinterlegt am:19 Dez 2025 20:45
Letzte Änderung:19 Dez 2025 20:45

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