J. Trümner, C. Mundt

Der Einsatz von Blütenmischern in Turbofantriebwerken mit kleinen und mittleren Nebenstromverhältnissen ist seit längerem eine gängige Methode, um sowohl die Leistungs-, als auch die Lärmcharakteristik von Flugzeugen zu verbessern. Zur Optimierung solcher Bauteile werden zunehmend numerische Verfahren verwendet, da diese oft deutliche Kosten- und Zeitersparnisse gegenüber experimentellen Methoden mit sich bringen. Für industrielle Zwecke kommen i.d.R. RANS-Methoden zum Einsatz, die jedoch die thermische Durchmischung in turbulenten Strömungen stark vereinfachen und dadurch zu Ergebnissen führen können, die stark von entsprechenden Experimenten abweichen. Um diesem Problem zu begegnen wurden zwei alternative Schließungsansätze, ein algebraischer und ein differentieller, für den turbulenten Wärmetransport, aufbauend auf einem Reynoldsspannungsmodell-Modell, in den Open Source Code OpenFOAM implementiert und mit den Ergebnissen der Standardmodellierung verglichen. Besonders das algebraische Modell zeichnet sich hierbei durch eine stärkere Durchmischung aus. Während diese jedoch hauptsächlich im Bereich hoher Gradienten, also kurz hinter dem Mischer, stattfindet und stromab schnell abfällt, sorgt das differentielle Modell im Freistrahl für einen höheren turbulenten Wärmetransport.

The use of flowering blends in turbofan engines with small and medium bypass ratios has long been a common method for improving both the performance and noise characteristics of aircraft. Numerical methods are increasingly used to optimize such components, as they often offer significant cost and time savings compared to experimental methods. For industrial applications, RANS methods are typically used, but these greatly simplify thermal mixing in turbulent flows and can therefore lead to results that deviate significantly from corresponding experiments. To address this problem, two alternative closure approaches, an algebraic and a differential approach, for turbulent heat transport, based on a Reynolds stress model, were implemented in the open-source code OpenFOAM and compared with the results of the standard model. The algebraic model, in particular, is characterized by stronger mixing. However, while this mainly takes place in the area of high gradients, i.e., shortly after the mixer, and drops off rapidly downstream, the differential model in the free jet ensures a higher turbulent heat transport.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2015, Rostock

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2015

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201510233140

gemischter Turbofan, Modellierung der Temperaturfluktuationen

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23.10.2015