Please use this persistent identifier to cite or link to this item: doi:10.24405/367
Title: Euler-Lagrange Verfahren zur Simulation tropfenbeladener Strömung in einem Verdichtergitter
Authors: Matysiak, Andreas 
Language: de
Subject (DDC): Ingenieurwissenschaften
Subject: Verdichter
Tropfen
Issue Date: 2007
Publisher: Universitätsbibliothek der HSU/UniBwH
Document Type: Thesis
Publisher Place: Hamburg
Abstract: 
Bei modernen Gasturbinen ist die Wassereindüsung im kompressorseitigen Ansaugkanal mittlerweile weit verbreitet. Zielsetzung ist die Kompensation witterungsbedingter Leistungsschwankungen bzw. eine gezielte Leistungssteigerung. Bei High-Fogging-Systemen gelangen Tropfen in den beschaufelten Bereich des Verdichters und führen dort zu anspruchsvollen technischen Problemstellungen. So beeinflusst das eingedüste Wasser die Zu- und Abströmcharakteristik der in der Regel im trockenen Zustand ausgelegten Verdichterstufen, was schließlich zu einer Reduktion des Stufen- und Gesamtwirkungsgrades führen kann. Weiterhin können die auf rotierende Bauteile auftreffenden Tropfen erosive Schäden verursachen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Programm entwickelt, welches über einen Euler-Lagrange-Ansatz ermöglicht, Partikel- oder Tropfenbewegungen unter den in Axialverdichtern von Gasturbinen vorherrschenden Hochgeschwindigkeitsbedingungen zu simulieren. Es werden dabei nahezu alle relevanten Phänomene, wie turbulente Dispersion von Tropfen, Einfluss von Tropfenverformungen auf das Bewegungsverhalten, strömungsinduzierter Sekundärzerfall, Zerfall von Tropfen an festen Oberflächen sowie Tropfenverdampfung berücksichtigt. Das entwickelte Programm kommuniziert mit dem kommerziellen Strömungslöser CFX 5.7.1 über die dort zur Verfügung gestellte Nutzer-Schnittstelle. Dadurch sind voll gekoppelte Rechnungen möglich, bei denen die Tropfenphase das Strömungsbild des Kontinuums beeinflusst. Das Programm selbst bleibt dabei speichertechnisch eigenständig, was Vorteile in der Modellierung von Zerfallsprozessen von Tropfen mit sich bringt, da Speicher entsprechend der Anzahl bei einem Zerfall entstehender Sekundärtropfen dynamisch allokiert werden kann. Der Löser der Bewegungsgleichung und die implementierten Modelle zeichnen sich durch Stabilität, Effizienz, und größtmögliche Flexibilität aus. So werden beispielsweise neben rein hexaedrischen Rechennetzen auch Tetraedernetze mit prismatischen Wandschichten, oder Kombinationen aus Gittern mit den Elementtypen Hexaeder, Prisma, Pyramide und Tetraeder beherrscht. Die implementierten Modelle werden verschiedenen Validierungstests unterzogen bevor im letzten Teil der Arbeit der Kaskadenprüfstand des Laboratoriums für Strömungsmaschinen der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg numerisch untersucht wird. Neben einer gesamtheitlichen Betrachtung des Kanals, werden Teileinheiten sowohl mit, als auch ohne Wassereindüsung gesondert untersucht. Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht das Verhalten der Tropfen im Strömungsnahfeld der Schaufeln. Im Vergleich mit den am Laboratorium durchgeführten experimentellen Untersuchungen geben die Rechnungen Rückschlüsse auf den Einfluss der oben erwähnten Phänomene.
Organization Units (connected with the publication): Thermodynamik 
DOI: https://doi.org/10.24405/367
URL: http://edoc.sub.uni-hamburg.de/hsu/volltexte/2007/1081/
Advisor: Joos, Franz 
Referee: Weigand, Bernhard
Grantor: HSU Hamburg
Type of thesis: Doctoral Thesis
Exam date: 2007-04-13
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