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On the calculation of three-dimensional viscous flows in transonic channels and diffuser cascades / Zur Berechnung der dreidimensionalen reibungsbehafteten Stroemung in transsonischen Kanaelen und Leitradgittern

Authors
  • Evers, W.
Publication Date
Jan 01, 1992
Source
OpenGrey Repository
Keywords
Language
German
License
Unknown

Abstract

The high power density with large mass flows which is demanded today in the development of thermal turbomachinery leads more and more to transonic and supersonic flow conditions. This causes a high aerodynamic stress on the blades with complex three dimensional flow fields within the individual stages, of which greater or lesser interactions, between the mostly turbulent boundary layer and the oblique or straight compression shock waves are indicative. The three dimensional Reynolds-derived Navier-Stokes equations in their conservative form was formulated for the simulation of such flow conditions. The conservative variables occurring in the equations retain their validity even after a compression shock. Only algebraic turbulence theorems are applied in this paper to deal with this problem. Using a plate flow with a strong shock/boundary layer interaction, and in addition the non-equilibrium model of Johnson and King, a comparison between the Baldwin-Lomax-Granville model and Stock and Haase's premise was established by linking the turbulent length scale by a simple correlation to the Reynold's apparent shear stress. Finally, a calculation of the viscous flow is made for the aerodynamic diffusor using the MacCormack algorithm. (orig./AKF) / Die bei der Entwicklung von thermischen Turbomaschinen heutzutage angestrebte hohe Leistungsdichte bei grossem Massenstrom fuehrt haeufiger zu trans- und supersonischen Stroemungsverhaeltnissen. Damit verbunden kommt es zu einer hohen aerodynamischen Belastung der Beschaufelung mit komplexen dreidimensionalen Stroemungsfeldern innerhalb der einzelnen Stufen, fuer die die mehr oder minder starke Wechselwirkung der meist turbulenten Grenzschicht mit den schraegen bzw. geraden Verdichtungsstoessen kennzeichnend ist. Zur Simulation solcher Stroemungszustaende wurden die dreidimensionalen Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen in ihrer konservativen Form formuliert. Die in den Gleichungen auftretenden konservativen Variablen behalten auch ueber einen Verdichtungsstoss hinweg ihre Gueltigkeit. Zur Schliessung des Problems sind im Rahmen dieser Arbeit ohne Ausnahme algebraische Turbulenzansaetze verwendet worden. Anhand einer Plattenstroemung mit einer starken Stoss-Grenzschicht-Wechselwirkung wurde fuer einen Vergleich zwischen dem Baldwin-Lomax-Granville-Modell und dem Ansatz nach Stock und Haase zusaetlich noch das Nicht-Gleichgewichtsmodell nach Johnson und King herangezogen, in dem ueber eine einfache Beziehung die turbulenten Laengenmassstaebe mit den Reynoldschen Scheinschubspannungen verknuepft werden. Abschliessnd erfolgte fuer den aerodynamischen Diffusor die Berechnung der reibungsbehafteten Stroemung auf der Grundlage des MacCormack-Verfahrens. (orig./AKF) / SIGLE / Available from TIB Hannover: H93B2 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische Informationsbibliothek / DE / Germany

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