Aufgabenstellung
Die Kühlung der Brennkammerwand in Flugtriebwerken spielt, auf Grund der Entwicklung hin zu höheren Turbineneintrittstemperaturen und Druckverhältnissen, eine zunehmend wichtige Rolle. Ein modernes Kühlverfahren, das in aktuellen Triebwerksgenerationen zunehmend eingesetzt wird, stellt die Prall-Effusionskühlung dar. Diese neuartige Technologie wird am ITS hinsichtlich ihrer thermischen und aerodynamischen Eigenschaften untersucht, um durch ein detailliertes Verständnis gezielte Optimierungen des Kühlverfahrens zu ermöglichen.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen numerische Verfahren zum Einsatz kommen, um einen am ITS vorhandenen Versuchsstand zur Untersuchung von Prall-Effusionskühlung nachzubilden. Dabei soll neben der Strömungsdomäne auch der für die Kühlung entscheidende Wärmestrom innerhalb der Effusionsplatte simuliert werden.
Die Arbeit ermöglicht es, die aus dem Studium vorhandenen Kenntnisse im Bereich der Strömungsmechanik im Rahmen einer wissenschaftlich relevanten Untersuchung anzuwenden und zu vertiefen. Das ITS bietet hierfür eine hohe Expertise sowie moderne Software und Hardware zur Durchführung numerischer Studien.
Die Arbeit besteht aus folgenden Arbeitspaketen:
- Einarbeitung in die Themen Prall-Effusionskühlung, „conjugate heat transfer“-Methoden (CHT) und numerische Strömungsmechanik
- Aufbau einer CHT-Simulation des abzubildenden Versuchsstandes mittels RANS Methoden
- Erweiterung der Simulation zur Unsteady RANS oder LES
- Auswertung und Vergleich mit thermischen und aerodynamischen experimentellen Daten
