Direkte Numerische Simulation des Einflusses von Freistromturbulenz auf den Wärmeübergang in laminaren und transitionalen Grenzschichten an Turbinenschaufeln

自由流动湍流对涡轮叶片层流和过渡边界层传热影响的直接数值模拟

• 批准号: 13083176
• 负责人: Professor Dr. Wolfgang Rodi
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Hydromechanik (IfH)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/13083176?language=en
• 关键词: Direkte; Numerische; Simulation; des; Einflusses

Die Turbulenz in der Anströmung kann einen starken Einfluss auf den Wärmeübergang an Turbinenschaufeln haben und dieser muss deshalb verstanden werden und berechenbar sein, um die Schaufeln und ihre Kühlung optimal auslegen zu können. Es treten hauptsächlich 2 Effekte mit unterschiedlichen Mechanismen auf, zum einen eine Vorverlagerung des laminar-turbulenten Umschlags auf der Saugseite, die zu einer Erhöhung des Wärmeübergangs durch die entstehenden turbulenten Schwankungen fuhrt, sowie andererseits eine Erhöhung des Wärmeübergangs in den Teilen der Grenzschicht, die laminar bleiben, so der prätransitionale Teil auf der Saugseite und gewöhnlich die gesamte Druckseite. Die Mechanismen, vor allem beim ¿laminaren Wärmeübergang sind noch nicht ausreichend geklärt und auch eine verlässliche Vorhersage des Freistromturbulenzeinflusses ist schwierig, insbesondere wenn die Turbulenz in Nachläufen konzentriert ist, die periodisch instationär über die Schaufel wandern. Vor allem über den Einfluss der Beschaffenheit der Turbulenz hinsichtlich ihrer spektralen Verteilung gibt es noch große Unsicherheit. Da die Reynoldszahlen in laminaren und transitionalen Grenzschichten an Turbinenschaufeln relativ niedrig sind, ist eine Direkte Numerische Simulation (DNS) der Strömungs- und Wärmeübergangsvorgänge möglich, und die DNS ist in der Tat ein ideales Werkzeug zum Erforschen aller Details der komplexen physikalischen Vorgänge und zur Bereitstellung von Daten zur Entwicklung von praxistauglichen Modellen. Daher sollen aufbauend auf die Erfahrungen mit DNS Rechnungen in einem Vorgängerprojekt nun umfassende DNS Rechnungen mit Wärmeübergang durchgeführt werden, und zwar zum einen mehr grundlegende Untersuchungen der Situation an einer beheizten Platte mit beschleunigter und auch konstanter Strömung, zum anderen für den beheizten Zylinder im Staupunktbereich und für die schon im Vorgängerprojekt berechnete, beheizte Modellturbinenschaufel. Dabei sollen die physikalischen Mechanismen und insbesondere der Einfluss der spektralen Verteilung der Turbulenzschwankungen sowie der Frequenz der Nachläufe untersucht werden, bei Konzentration auf den Wärmeübergang im laminaren Grenzschichtbereich, doch soll auch die Transition mitberechnet werden, wenn diese im betrachtenden Strömungsfall auftritt.

Anströmung中的湍流可以显著地影响涡轮增压器的涡轮增压器，并且该涡轮增压器必须被理解为韦尔登并被限制，以使涡轮增压器和其涡轮增压器达到最佳状态。这是一个具有非常规机制的第二大效应，它是一个在Saugseite上的层状-半层状的预过渡层，它是通过在Saugseite和Druckseite上的预过渡层上的层状-半层状的预过渡层来形成的，它是由一个在Saugseite和Druckseite上的预过渡层上的层状-半层状的预过渡层形成的。机械，或所有层压Wärmeübergang sind noch ausreichend geklärt and auch eine verlässliche Vorhersage des Freistromandenzeinflusses ist schwierig，insbesondere wenn die Turbulenz in Nachläufen konzentriert ist ist，die periodisch instationär über die Schaufel wandern. Vor allem über über en Einfluss der Beschaffenesters der Turbulenz hinsichtlich ihrer spektralen Verteilung gibt es noch große Unsicherplung.在涡轮增压器的层流和过渡段中进行数值模拟，是一种对涡轮增压器进行直接数值模拟（DNS）的方法，而DNS是达特的一种理想的数值模拟方法，它详细描述了复杂的物理特性，并对实际模型进行了数据处理。Daher sollen aufbauend auf die Erfahrungen mit DNS Rechnungen in einem Vorgängerprojekt nun umfassault DNS Rechnungen mit Wärmeübergang durchgeführt韦尔登，在一个最好的普拉特平台上，我们对形势的了解有了梅尔的基础igter und auch konstanter Strömung，zum anderen für den beheizten Zylinder im Staupunktbereich und für die schon im Vorgängerprojekt berechnete，beheizte Modellturbinenschaufel。在层流冷却壁面上的集中，当过渡层韦尔登下降时，必须解决物理机制和考虑湍流频谱垂直性对韦尔登频率的影响。