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The Infra Rig: Experimental and Numerical Investigation of Fan Intake Interaction Under Cross Wind Conditions

Grubert, Jonas und Harjes, Lennart und Brunow, Patrick und Gößling, Jan und Mennicken, Maximilian und Gottschalk, Nick und Bode, Christoph und Friedrichs, Jens (2025) The Infra Rig: Experimental and Numerical Investigation of Fan Intake Interaction Under Cross Wind Conditions. 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/GT2025-153132. ISBN 978-079188887-2.

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Kurzfassung

The increasing demand for higher propulsive efficiency in future turbofan engines has driven a design trend towards Ultra-High Bypass Ratio (UHBR) engines. This shift presents new aerodynamic challenges, particularly in the fan and intake system, as the nacelle is shortened to mitigate weight penalties associated with larger bypass ratios. To investigate these coupling effects, a novel experimental setup was developed using the INFRa rig (Integrated Nacelle Fan Rig assembly). The INFRa rig, located at the Propulsion Test Facility (PTF) of the Institute of Jet Propulsion and Turbomachinery (IFAS) at TU Braunschweig, enables advanced research in propulsor aerodynamics. With cutting-edge capabilities, including cross wind simulation, the rig is uniquely suited to study the complex dynamics of modern UHBR fans at representative take off conditions. This paper explores the fan-intake coupling in a scaled (1:3) UHBR configuration subjected to cross wind conditions through two experimental setups. The first setup, comprises an aspirated throughflow nacelle, focused on intake performance under cross wind. The second featuring a powered fan stage to represent the bypass system, enabling a comparison between unpowered and powered intake configurations. Comparability is guaranteed by complying with Mach's similarity in the aerodynamic interface plane (AIP). Both setups were exposed to clean and distorted inflow conditions, revealing how the fan extends the separation-free operational range of the intake system. A range of operating points, from low-speed subsonic to transonic flows, and inflow conditions — including cross winds up to 38 knots — were evaluated. cross wind conditions caused a reduction in efficiency and pressure ratio, while time-resolved pressure measurements indicated rotating instabilities. To further investigate, steady simulations were conducted at selected operating points, and a comparison between numerical and experimental results is presented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219388/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:The Infra Rig: Experimental and Numerical Investigation of Fan Intake Interaction Under Cross Wind Conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grubert, JonasInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harjes, LennartInstitute 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
Gößling, JanLeibniz Universität Hannover, Institute of Turbomachinery and Fluid DynamicNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mennicken, MaximilianMaximilian.Mennicken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3640-0682200301135
Gottschalk, NickInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bode, ChristophInstitute 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
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/GT2025-153132
Verlag:ASME Publishing
ISBN:978-079188887-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fan-intake-interaction, crosswind, experiments
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
Hinterlegt von: Mennicken, Maximilian
Hinterlegt am:19 Dez 2025 20:46
Letzte Änderung:19 Dez 2025 20:46

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