Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

In den Abb. 3.26 bis Abb. 3.28 sind die Isolinien der Machzahl Ma aufgetragen. Die sich am
Einströmrand bzw. am Ausströmrand einstellende Machzahl Ma beträgt für alle drei untersuchten
Konfigurationen ≈ 0,44 bzw. ≈ 0,8. In der Nasenzone der Turbinenschaufel bildet
sich der charakteristische Staupunkt aus, in dem die Machzahl Ma den Wert null annimmt,
bzw. der statische Druck p sein Maximum erreicht, siehe Tab. 3.5. Am hinteren Bereich der
Saugseite stellt sich eine Zone mit erhöhter Machzahl Ma ein, die im Ergebnis der Berechnung
mit dem Baldwin-Lomax-Modell den Wert ≈ 1.15 und im Ergebnis der Berechnung
mit dem k-ε Modell den Wert ≈ 1.2 annimmt. Dieses Phänomen deckt sich mit der oben angeführten
Aussage, daß die Abnahme des statischen Drucks p mit einer Erhöhung der
Strömungsgeschwindigkeit einhergeht. In den Abbildungen wird deutlich, daß die im Nachlauf
entstehenden Strömungsinhomogenitäten bis in den Ausströmrand des physikalischen
Rechenraums reichen. Es besteht dann die Gefahr der Beeinflussung der numerischen Ergebnisse.
Wir müssen in jeden Fall darauf achten, daß sich der Ausströmrand in ausreichender
Entfernung möglicher Strömungsinhomogenitäten befindet. Entsprechend der Gasgleichung
für ideales Gas hat der Druckanstieg Auswirkungen auf die integralen Zustandsgrößen, wie
statische Temperatur T und Dichte ρ, deren Isolinien für die berechneten Fälle mit dem
Baldwin-Lomax-Modell und mit dem modifizierten k-ε Modell in den Abb. 3.29 bis Abb.
3.34 dargestellt werden. Verwenden wir das modifizierte k-ε Modell so gewinnen wir eine
Aussage über die Entwicklung der Turbulenz in der AGTB-Kaskade.
In den Abb. 3.35 und Abb. 3.36 sind die Isolinien der turbulenten Viskosität µ t /µ aufgetragen.
Die turbulente kinetische Energie k ist ein direktes Maß der isotropen Turbulenz, Abb. 3.37
und Abb. 3.38.
Abb. 3.26 – Isolinien der Machzahl Ma, Baldwin-Lomax-Modell, Maßstab 33:240
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