Entwicklung eines Mehrgitterverfahrens zur Berechnung inkompressibler Strömungsvorgänge in Turbomaschinen

• Applicant: Professor Dr. Horst Stoff
• Subject Area: Hydraulic and Turbo Engines and Piston Engines
• Term: from 1996 to 2001
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5264774

Wesentlicher Nachteil bei der Berechnung von Strömungsvorgängen ist der überproportional wachsende Rechenzeitaufwand, wenn hohe Netzauflösungen des Lösungsgebietes notwendig werden. Diese Aussage trifft in besonderer Weise auf den Turbomaschinenbereich zu, da wegen der komplexen Geometrie der Bauteile hohe Auflösungen erforderlich sind. Wie die Literatur zeigt, sind Mehrgittermethoden auch im Hinblick auf Strömungsberechnungen sehr gut geeignet, Rechenzeiten deutlich zu reduzieren. Als Ergebnis unserer Arbeiten aus dem ersten Förderungszeitraum kann diese aussage für die inkompressible, turbulente Turbomaschinenströmung unter Verwendung eines Druckkorrekturverfahrens (SIMPLE) bestätigt werden. Aufgrund der gesammelten positiven Erfahrungen ist es das Ziel der Fortführung, unter Beibehaltung des SIMPLE-Aglorithmus das Mehrgitterverfahren auf kompressible Turbomaschinenströmungen auszudehnen und dreidimensionale, turbulente Strömungsvorgänge in stehenden und rotierenden Komponenten rechenzeitoptimal zu bestimmen. Die wesentlichen Arbeitsschwerpunkte umfassen die Erweiterung des Druckkorrekturalgorithmus sowie der Erhaltungsgleichungen für Impuls hinsichtlich der Kompressibilitätseinflüsse. Zusätzlich ist die Diskretisierung des Erhaltungssatzes für Energie vorzunehmen und in den Mehrgitterzyklus einzubinden. Außerdem müssen Änderungen der Randbedingungen, die gegenüber der inkompressiblen Strömung eine wesentlich andere Gestalt aufweisen, vorgenommen werden. Nach der Programmumgestaltung sind mehrere Testrechnungen an Turbomaschinenströmungen vorgesehen, die neben einer Ergebnisanalyse auch die Konvergenzbeschleunigung dokumentieren sollen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Werner Volgmann