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Forschung und Entwicklung
Adjungierter Strömungslöser
Mit der adjungierten Methode können Sensitivitäten (Ableitungen) von Strömungsgrößen und daraus abgeleiteten Größen nach geometrischen Parametern berechnet werden. Dies ist deutlich effizienter als die Berechnung von Ableitungen mit Hilfe von Strömungslösungen, z.B. durch finite Differenzen, wenn viele Parameter und verhältnismäßig wenig Zielgrößen betrachtet werden.
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Multi Domain Methods
Mit TRACE lässt sich das komplexe, dreidimensionale Strömungsverhalten in Turbomaschinen untersuchen. Heutzutage werden verschiedenste Nebengeometrien wie z. B. Kühlkanäle oder Casing Treatments verwendet, um die Effizienz zu erhöhen und den Arbeitsbereich der Turbomaschine zu erweitern. Sowohl die einzelnen Schaufelreihen, als auch diese zusätzlichen Elemente können simultan berechnet werden. Dies erfordert eine geeignete Kopplung der Komponenten
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Turbulenz & Transition
Alle in realen Anwendungen vorkommenden Turbomaschinenströmungen sind zumindest teilweise turbulent. Aus diesem Grund ist die Modellierung von Turbulenz und laminar-turbulenter Transition ein wichtiger Aspekt bei der numerischen Strömungssimulation und hat großen Einfluß auf die Vorhersagegüte des Strömungslösers.
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Verbrennung
Die Gruppe Numerische Verbrennung wurde 2009 in der Abteilung Numerischen Methoden gegrundet. Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten ist die Erweiterung der Multi-Physiksmodellierung in TRACE und die Entwicklung und Anwendung vorgezogenen Verbrennungsmodelle in Rahmen der RANS/LES Verfharen in eng Zusammenarbeit mit industriellen und akademischen Partners.
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Verfahren höherer Ordnung
Aufgrund der Relativbewegung zwischen benachbarten Schaufelreihen ist die Strömung in Turbomaschinen hochgradig instationär. Andererseits sind diese Strömungen aber auch hochgradig dreidimensional. Der Designprozess heutiger Turbomaschinenkomponenten basiert hauptsächlich auf stationären numerischen Simulationen mit vereinfachten Annahmen und Modellierungen, die die Auffindung von Verbesserungspotentialen stark limitieren. Um auf der einen Seite die verbliebenen Möglichkeiten zur Verbesserung von Turbomaschinen identifizieren und auf der anderen Seite zukünftige Computerressourcen vollständig nutzen zu können, sind effiziente Zeitintegrationsschemata und eine räumliche Diskretisierung mit Verfahren höherer Ordnung erforderlich. Derzeitig werden standardmäßig numerische Algorithmen von zweiter Ordnung Genauigkeit zur Berechnung von Turbomaschinenströmungen eingesetzt.
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Modellierung des Wärmeübergangs
Speziell im im Hinblick auf Schaufelkühlung ist das Verständnis der Aerothermodynamik der Turbine von entscheidender Bedeutung. In TRACE wird eine moderne Wärmeübergangsmodellierung untersucht um die Wechselwirkungen zwischen Aerodynamischen und Thermischen Grenzschichten genauer vorherzusagen.
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