Large Eddy Simulation of a High Pressure Turbine Stage: Effects of Sub-Grid Scale Modeling and Mesh Resolution
Notice bibliographique
Résumé
The use of Computational Fluid Dynamics (CFD) tools for integrated simulations of gas turbine components has emerged as a promising way to predict undesired component interactions thereby giving access to potentially better engine designs and higher efficiency. In this context, the ever-increasing computational power available worldwide makes it possible to envision integrated massively parallel combustion chamber-turbomachinery simulations based on Large-Eddy Simulations (LES). While LES have proven their superiority for combustor simulations, few studies have employed this approach in complete turbomachinery stages. The main reason for this is the known weaknesses of near wall flow modeling in CFD. Two approaches exist: the wall-modeled LES, where wall flow physics is modeled by a law-of-the-wall, and the wall-resolved LES where all the relevant near wall physics is to be captured by the grid leading to massive computational cost increases. This work investigates the sensitivity of wall-modeled LES of a high-pressure turbine stage. The code employed, called TurboAVBP, is an in-house LES code capable of handling turbomachinery configurations. This is possible through an LES-compatible approach with the rotor/stator interface treated based on an overset moving grids method. It is designed to avoid any interference with the numerical scheme, allow the proper representation of turbulent structures crossing it and run on massively parallel platforms. The simulations focus on the engine-representative MT1 transonic high-pressure turbine, tested by QinetiQ. To control the computational cost, the configuration employed is composed of 1 scaled stator section and 2 rotors. The main issues investigated are the effect of mesh resolution and the effect of sub-grid scale models in conjunction with wall modeling. The pressure profiles across the stator and rotor blades are in good agreement with the experimental data for all cases. Radial profiles at the rotor exit (in the near and far field) show improvement over RANS predictions. Unsteady flow features, inherently present in LES, are, however, found to be affected by the modeling parameters as evidenced by the obtained shock strengths and structures or turbulence content of the different simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».