MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798342140232
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31606921
■035    ▼a(MiAaPQ)Purdue26506024
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a330
■1001  ▼aShishodia,  Adwiteey  Raj.
■24510▼aHybrid  Rans-Les  Study  of  tip  Leakage  Flow  in  A  1.5  Stage  Turbine
■260    ▼a[Sl]▼bPurdue  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a109  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Shih,  Tom  I.P.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Purdue  University,  2024.
■520    ▼aGas  turbines  are  widely  used  to  provide  propulsion,  electrical-power,  and  mechanical  power.  Though  tremendous  advances  have  been  made  since  Frank  Whittle's  patent  of  a  turbojet  in  1930  and  Hans  von  Ohain's  patent  of  the  first  operational  turbojet  in  1936,  industry  still  has  aggressive  goals  on  improvements  in  efficiency  and  service  life.  One  area  where  further  advances  are  needed  is  better  control  of  the  flow  across  the  gap  between  the  blade  tip  and  the  shroud,  referred  to  as  tip-leakage  flow  (TLF).  This  is  because  TLF  accounts  for  up  to  one-third  of  the  aerodynamic  losses  in  a  turbine  stage.In  this  study,  hybrid  LES-RANS  based  on  IDDES  and  steady  RANS  based  on  the  SST  turbulence  model  were  used  to  study  the  compressible  flow  in  a  1.5-stage  turbine  with  geometry  and  operating  conditions  that  are  relevant  to  power-generation  gas  turbines.  The  focus  is  on  the  flow  in  the  tip-gap  region  that  account  for  the  flow  features  created  by  the  upstream  stator  vanes,  stator-rotor  interactions,  and  downstream  stator  vanes.  Results  obtained  reveal  the  flow  structures  about  the  tip-gap  region  and  the  flow  mechanisms  that  create  them.  Results  obtained  also  show  where  steady  RANS  with  mixing  plane  could  predict  correctly  when  compared  with  results  from  IDDES  that  resolve  the  unsteadiness  of  the  turbulence  and  the  motion  of  the  rotor  blades  passing  the  stator  vanes.  Turbulent  statistics  from  the  IDDES  were  generated  to  guide  the  development  of  better  RANS  models.  Results  were  also  obtained  by  using  RANS  to  examine  the  effects  of  blade  loading,  where  mass  flow  rate  through  the  1.5  stage  turbine  was  varied  with  the  rotor's  rotational  speed  fixed  at  3,600  RPM  -  the  speed  at  which  power-generation  gas  turbines  operate  in  the  U.S.Key  findings  are  as  follows:  In  the  first-stage  stator,  horseshoe,  passage,  and  corner  vortices  were  found  to  be  confined  within  10  to  15%  span  from  the  hub  and  shroud,  and  both  steady  RANS  and  IDDES  generated  similar  results.  Steady  RANS  and  IDDES,  however,  differed  considerably  in  how  they  predicted  the  wake  downstream  of  the  vane's  trailing  edge.  This  coupled  with  the  use  of  mixing  plane,  steady  RANS  was  unable  to  account  for  effects  of  stator-rotor  interactions  and  their  effects  on  the  tip-leakage  flow.  In  the  rotor,  steady  RANS  predicted  passage  vortices  that  extended  up  to  50%  span  from  the  hub  and  25%  span  from  the  shroud.  The  flow  through  the  tip  gap  was  found  to  induce  a  separation  bubble  on  the  blade  tip  and  one  large  and  two  small  vortical  structures  on  the  suction  side  of  the  blade  and  a  vortical  structure  next  to  the  shroud.  These  structures  were  found  to  grow  along  the  axial  chord  of  the  blade.  Steady  RANS  also  predicted  the  large  tip  leakage  vortex  that  contained  the  fluid  from  the  tip-leakage  flow  to  breakdown.  IDDES  did  not  predict  the  vortex  breakdown  because  all  of  the  coherent  vortical  structures  identified  including  the  separated  region  on  the  blade  tip  were  unsteady  and  constantly  shedding.  As  a  result,  IDDES  predicted  much  smaller  mean  passage  vortices  -  albeit  the  instantaneous  structures  were  nearly  as  large  as  those  predicted  by  steady  RANS.
■590    ▼aSchool  code:  0183.
■650  4▼aAircraft
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■690    ▼a0791
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■71020▼aPurdue  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0183
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164313▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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