Large Eddy Simulation (LES) innovativer Filmkühlgeometrien

Numerische Studien- / Bachelor- / Masterarbeit
Large Eddy Simulation (LES) innovativer Filmkühlgeometrien

Simulierte Temperaturverteilung an einer Kühlluftbohrung

Um den Ansprüchen an Effizienz und Schadstoffemissionen zu genügen, operieren moderne Gasturbinen und Turbostrahltriebwerke in Temperaturbereichen die oberhalb der zulässigen Betriebstemperatur der verwendeten Werkstoffe liegen. Aus diesem Grund müssen die Bauteile im Heißgasbereich, wie z.B. Brennkammerwände und Hochdruckturbine, aktiv, unter anderem durch Filmkühlung, gekühlt werden. Durch eine Vielzahl von Filmkühlbohrungen wird aus dem Verdichter entnommene Kühlluft so ausgeblasen, dass sich ein geschlossener Kühlfilm bildet, der die Bauteiloberfläche vor Heißgas schützt.

Numerische Strömungssimulationen (CFD) erlauben eine schnelle Untersuchung und Optimierung von neuen Konfigurationen. Aufgrund der geringen Rechenzeit werden üblicherweise Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) Simulationen mit zweigleichungs Turbulenzmodellen durchgeführt. Die Turbulenzmodelle besieren jedoch auf der Annahme isentroper Turbulenz, welche zu Fehlern bei der Vorhersage der Kühlwirkung führt. Im Gegensatz dazu werden bei Large Eddy Simulations (LES) großskalige Wirbel aufgelöst, was eine genauere Vorhersage des Strömungsfeldes ermöglicht.

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von neuartigen Filmkühlgeometrien mit LES unter Verwendung des Simulationspakets OpenFOAM. Anschließend sollen die Ergebnisse der LES mit Ergebnissen von RANS Rechnungen aus einer früheren Arbeit verlichen werden.

Bitte kontaktieren Sie uns bei Interesse an der vorgestellten Arbeit:

Prof. Dr. rer. nat. Michael Pfitzner
Geb. 35 / 100 Zi. 2158
Tel.: +49 (0)89 - 6004 / 2103
E-Mail: michael.pfitzner@unibw.de
M.Sc. Michael Straußwald
Geb. 35 / 100 Zi. 2155
Tel.: +49 (0)89 - 6004 / 2347
E-Mail: michael.strausswald@unibw.de