Rochhausen S. Modellierung des turbulenten Wärmeflusses in Turbomaschinenströmungen: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt, Institut für Antriebstechnik, Köln. – Köln: DLR, 2017. – 117 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2018-10). - Res. auch engl. - Literaturverz.: S.107-111. - ISSN 1434-8454 Шифр: (Pr 1120/2018-10) 02  Место хранения:   02 | Отделение ГПНТБ СО РАН | Новосибирск

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1 Einleitung und Motivation ................................. 13 1.1 Motivation ................................................ 13 1.2 Numerische Strömungssimulation ............................ 16 1.3 Ziel der Arbeit ........................................... 17 2 Theoretische Grundlagen und Stand der Technik ............. 19 2.1 Wärmebilanz einer gekühlten Turbine ....................... 19 2.2 Turbinenumströmung ........................................ 21 2.3 Turbineninnenkühlung ...................................... 23 3 Modellierung des turbulenten Impuls- und Wärmetransports .. 25 3.1 Grundgleichungen .......................................... 25 3.1.1 Navier-Stokes-und Energiegleichung ................. 25 3.1.2 Favre gemittelte Gleichungen ....................... 26 3.2 Modellierung des turbulenten Impulstransports ............. 27 3.2.1 Modellierungsebenen ................................ 27 3.2.2 Lineares Wirbelzähigkeitsmodell Menter SST ......... 28 3.2.3 Explizit algebraische Turbulenzmodellierung ........ 29 3.2.4 Direkte Reynoldsspannungstransportmodellierung ..... 30 3.3 Modellierung des turbulenten Wärmetransports .............. 32 3.3.1 Modellierungsebenen ................................ 32 3.3.2 Einfache Gradientendiffusion ....................... 33 3.3.3 Generalisierte Gradientendiffusion ................. 36 4 Strömungslöser ............................................ 41 4.1 Koordinatentransformation ................................. 41 4.2 Diskretisierung ........................................... 42 4.2.1 Ortsdiskretisierung ................................ 43 4.2.2 Zeitdiskretisierung ................................ 44 4.3 Randbedingungen ........................................... 45 5 Basisvalidierung .......................................... 47 5.1 Modellkombinationen ....................................... 48 5.1.1 Einfache Gradientendiffusion ....................... 48 5.1.2 Generalisierte Gradientendiffusion ................. 48 5.2 Strömung über eine ebene Platte ........................... 50 5.2.1 Beschreibung des Testfalls ......................... 50 5.2.2 Diskussion des Geschwindigkeitsfelds ............... 50 5.2.3 Diskussion des Temperaturfelds ..................... 53 5.2.4 Turbulente Wärmeflüsse und die turbulente Prandtlzahl ........................................ 55 5.3 Freie Scherschicht ........................................ 58 5.3.1 Beschreibung des Testfalls ......................... 58 5.3.2 Entdimensionalisierung von Geschwindigkeits- und Temperaturfeld ..................................... 59 5.3.3 Diskussion des Geschwindigkeitsfelds ............... 59 5.3.4 Diskussion des Temperaturfelds ..................... 61 5.4 Fazit der Basisvalidierung ................................ 64 6 Erweiterte Validierung .................................... 67 6.1 Kühlkanal ERCOFTAC 7.3 .................................... 67 6.1.1 Beschreibung des Testfalls ......................... 67 6.1.2 Diskussion des Geschwindigkeitsfelds ............... 67 6.1.3 Wärmeübergangskoeffizient und turbulenter Wärmestrom Testfalls ............................... 74 6.2 Turbinenstufe mit Plattformkühlung AITEB .................. 76 6.2.1 Beschreibung des Testfalls ......................... 76 6.2.2 Turbulenzrandbedingungen ........................... 79 6.2.3 Druck- und Geschwindigkeitsverteilung .............. 79 6.2.4 Filmkühleffektivität und Wärmeübergangskoeffizient .......................... 83 6.2.5 Diskussion des Testfalls ........................... 86 6.3 Niederdruckturbine mit heißen Strähnen .................... 88 6.3.1 Beschreibung des Testfalls ......................... 88 6.3.2 Strömungsfeld ...................................... 91 6.3.3 Temperaturfeld ..................................... 93 6.3.4 Turbulenter Wärmefluss ............................. 97 6.3.5 Adiabate Schaufeltemperaturen ..................... 100 6.3.6 Diskussion des Testfalls .......................... 101 7 Zusammenfassung und Ausblick ............................. 105 7.1 Zusammenfassung .......................................... 105 7.2 Ausblick ................................................. 106