Turbomaschinen für Hydrogen Technologien, Teilvorhaben: 4.6b Qualifizierung Skalenauflösende Simulationen zur Analyse von Kaskadenströmungen (Phase I - Qualitätskriterien und Aufbau Solver)

Description: Ziel des Teilprojekts AP4.6 ist es, die Digitalisierung des Auslegungsprozesses für Turbomaschinen durch die Industrialisierung eines virtuellen Kaskadenprüfstandes voranzutreiben, der auf CFD Methoden mit nur minimalen bzw. keinen Modellierungsunsicherheiten basiert. Dies sind Verfahren, wie Large Eddy Simulations (LES), die die turbulenten Skalen in der Strömung zu großen Teilen räumlich und zeitlich auflösen. Die dabei im DLR Strömungslöser TRACE zum Einsatz kommende Discontinuous Galerkin Spectral Element Methode (DGSEM) ermöglicht eine beliebige räumliche Genauigkeitsordnung auf unstrukturierten, konformen Hexaedernetzen mit höherer Geometrieordnung. Kein zurzeit verfügbares Verfahren kann solche Netze für 3D Geometrien zuverlässig und automatisiert erstelle. Dadurch ist der flexible Einsatz in der Industrie noch stark eingeschränkt. In diesem Projekt sollen diese Beschränkungen adressiert und die Anwendbarkeit des virtuellen Prüfstandes verbessert werden. Dazu werden zwei konkrete Ziele verfolgt. Zum einen ist dies die Evaluierung und Auswahl eines geeigneten Netzgenerierungsverfahrens, dass die komplexen und teilweise konkurrierenden Anforderungen aus Forschung und Industrie erfüllt. Diese Netze werden sich nach heutigem Kenntnisstand nicht für das bestehende numerische Verfahren verwenden lassen, da sie entweder nicht-konform sind oder zusätzliche Elementtypen beinhalten. Daher wird basierend auf der Auswahl des Netzgenerators die Weiterentwicklung des Präprozesses und des Strömungslösers TRACE verfolgt, um den ausgewählten Netztyp zu unterstützen. Dies beinhaltet sowohl die Implementierung als auch die Validierung des Verfahrens für beliebige Genauigkeitsordnungen sowie die Validierung für die Simulation von turbulenten Strömungen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wasserstoff ? Digitalisierung ? Industrialisierung ? Spurenelement ? Verdunstung ? Gütekriterien ? Numerisches Verfahren ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Antriebstechnik (Betreiber*in)
• MAN Energy Solutions SE (Mitwirkende)
• MTU Aero Engines (Mitwirkende)
• Siemens Energy Global GmbH & Co. KG (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2024-01-01 - 2027-02-28

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: 4.6b Qualification of scale-resolved simulations for the analysis of cascade flows (Phase I – Quality criteria and design of solver)
  Description: The goal of subproject AP4.6 is to advance the digitization of the design process for turbomachinery through the industrialization of a virtual cascade test rig based on CFD methods with only minimal or no modeling uncertainties. These are methods, such as Large Eddy Simulations (LES), which resolve the turbulent scales in the flow to a large extent spatially and temporally. The Discontinuous Galerkin Spectral Element Method (DGSEM) used in the DLR flow solver TRACE for this purpose allows arbitrary spatial order of accuracy on unstructured conformal hexahedral meshes with higher geometry order. No currently available method can reliably and automatically create such meshes for 3D geometries. Thus, the flexible application in industry is still strongly limited. In this project, these limitations shall be addressed and the applicability of the virtual test bench shall be improved. To this end, two specific goals are being pursued. The first is the evaluation and selection of a suitable network generation method that meets the complex and partly competing requirements from research and industry. According to the current state of knowledge, these meshes will not be usable for the existing numerical procedure because they are either non-conforming or contain additional element types. Therefore, based on the selection of the mesh generator, further development of the pre-process and the flow solver TRACE will be pursued to support the selected mesh type. This includes both implementation and validation of the process for arbitrary orders of accuracy as well as validation for turbulent flow simulation. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124549

Status

Aktiv

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