TRANSaCT - TRANsition SCenarios in Turbomachindery
- Reference number
- SM16-0007
- Start and end dates
- 170101-180630
- Amount granted
- 90 153 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Other
Summary
The overall goal with the project is to collect some of the leading expertise in transition to turbulence from academia (KTH) and Swedish industry (GKN Aerospace Sweden AB) for a joint work towards better understanding of the complex transition scenarios from laminar to turbulent flow that exists in turbomachinery. Together we want to establish a blueprint that discusses the requirements for improved efficiency of turbomachinery with respect aerodynamic losses based on current know-how. Specific technical goals with the project: •"to better understand the free-stream turbulence transition scenario per se. •"to better understand the interaction of free-stream turbulence with external pressure gradients and surface imperfections on the transition location. •"to develop a more reliable transition prediction method that can be implemented in computational fluid dynamics (CFD). •"to propose the best available ways to successfully approach drag reduction by transition delay in an engine component. The blueprint will be based on current know-how, new wind-tunnel experiments at KTH and advanced transition to turbulence modelling. We believe that the results obtained in the proposed project TRANSaCT will form a solid base for future development of transition to turbulence models for CFD that will lead to better performance predictions in turbomachinery design.
Popular science description
En jetmotors, liksom andra turbomaskiners, prestanda bestäms av hur effektivt den omsätter axelarbete till kinetisk energi. Genom att minska aerodynamiska ahhinder för detta kan maskinen bli mer effektiv. Det är just detta som är en av dagens stora utmaningar i arbetet med att designoptimera turbomaskiner. Det största aerodynamiska hindret kommer från det friktionsmotstånd som bildas när luft med hög hastighet strömmar över en yta. Om man kan minska detta motstånd minskar även sådant som t.ex. bränsleförbrukningen. Friktionsmotståndet, som beror på flera faktorer, är inget man kan bli av med men genom att utforma maskinens inre på rätt sätt kan man påverka strömningen så att motståndet minskar. Huruvida strömningen alldeles vid ytan är laminär (jämn och fin) eller turbulent (oregelbunden och kaotisk) är en faktor som är avgörande för motståndet och kan påverkas av yttre störningar så som friströmsturbulens men även av tryckfördelningen och ytans struktur. I moderna motorer ställs höga krav på aerodynamisk verkningsgrad. Forskning inom området har visat på möjligheter att minska friktionsmotståndet på flera sätt, där exempelvis ytstrukturer kan påverka den redan turbulenta strömningens friktion likväl som omslaget från laminär till turbulent strömning vid ytan. Tidigare erfarenheter från t.ex. flygplansvingar har visat goda resultat, men också att det är nödvändigt att känna till nivån på bakgrundsstörningar i den specifika applikationen för att nå resultat. Genom ökad dialog mellan akademi (KTH) och industri (GKN) ska vi tillsammans kartlägga vilka lösningar som är bäst lämpade för att minska de aerodynamiska förlusterna i jetmotorer. Vi har för avsikt att beskriva hur vi kan göra morgondagens turbomaskiner mer effektiva utifrån de kunskaper vi i dag har om möjligheterna att designa bort eller på annat sätt kontrollera sådant som omslagsprocessen från laminär till turbulent strömning. Kunskapen om detta när det gäller en turbomaskins speciella egenskaper är i dag dock begränsad. Inom ramen för projektet planerar vi därför även att göra vindtunnelexperiment på KTH med fokus på turbomaskiners unika egenskaper och interaktionen mellan exempelvis friströmsturbulens och ytråheter, men även med den externa tryckfördelningen.