The application of impedance boundary conditions reduces the computational cost of CFD (computational fluid dynamics) simulations. For example, if one is only interested in combustion stability, it is possible to simulate the combustion chamber only. The remaining parts of the engine up- and downstream of the combustion chamber are modelled by impedance boundary conditions. The aim of this thesis is to evaluate the impedance boundary conditions implemented in ANSYS Fluent. Therefore we investigate the non-reflecting outlet of laminar and turbulent pipe flows. In another setup the influence of non-reflecting wall sections is examined for laminar and turbulent pipe flows. In addition, we prescribe an impedance at the inlet and outlet of laminar and turbulent pipe flows. Finally, we evaluate non-reflecting walls in combustion chambers. Using impedance boundary conditions at inlets or outlets, one canmodel orifices. Setting the reflection coefficient for acoustic waves by means of imposing an impedance on an inor outflow boundary is practicable in principle. However, when measuring the flow variables on this boundary, thus determining the actual reflection coefficient, observed and imposed reflection coefficient diverge. In contrast to the imposed reflection coefficient, the boundary shows reflecting behaviour towards low frequencies. This behaviour is observed for laminar and turbulent test cases. The reason is an additional constraint to prevent the mean fields from drifting. Non-reflecting behaviour at low frequencies improves when the characteristic domain length is larger. Another part of this thesis is dedicated to the evaluation of the consequences when imposing a non-reflecting boundary condition on the walls of the domain, which can be used to model mufflers. When changing the behaviour of a wall section from reflecting to nonreflecting, the magnitude of downstream propagating acoustic waves decreases considerably. Sequential combustors are prone to transverse thermal instabilities, which can be eliminated in a simulation using non-reflecting walls. Therefore we investigate the influence of non-reflecting walls on a stable combustion simulation. Two combustion test cases are used to determine the influence of the acoustic parameters of the combustion chamber wall on the flame. It shows that setting the combustion chamber walls to non-reflecting has only a marginal effect on mean flow fields. The flame position does not change when using nonreflecting walls.     «

The application of impedance boundary conditions reduces the computational cost of CFD (computational fluid dynamics) simulations. For example, if one is only interested in combustion stability, it is possible to simulate the combustion chamber only. The remaining parts of the engine up- and downstream of the combustion chamber are modelled by impedance boundary conditions. The aim of this thesis is to evaluate the impedance boundary conditions implemented in ANSYS Fluent. Therefore we inve...     »

Die Anwendung von Impedanz-Randbedingungen reduziert die Berechnungskosten von CFD Simulationen (Computational Fluid Dynamics). Zum Beispiel, wenn man nur an (stabilen) Verbrennungsprozessen interessiert ist, ist es möglich, nur die Brennkammer zu simulieren. Die restlichen Teile der Turbomaschine vor und nach der Brennkammer sind durch Impedanz-Randbedingungen modelliert Das Ziel dieser Arbeit ist es, die in ANSYS Fluent implementierten Impedanz-Randbedingungen zu bewerten. Deshalb untersuchen wir den nicht reflektierenden Auslass von laminaren und turbulenten Rohrströmungen. In einem anderen Aufbau wird der Einfluss von nicht reflektierenden Wandabschnitten untersucht. Darüber hinaus setzen wir eine Impedanz am Einlass und Auslass von laminaren und turbulenten Rohrströmungen. Abschließend bewerten wir nicht-reflektierende Wände in Brennkammern. Bei der Messung der Strömungsvariablen an den Grenzen, also bei Bestimmung des tatsächlichen Reflexionskoeffizienten, gibt es eine Abweichung zwischen beobachtetem und vorgegebenem Reflexionskoeffizient. Trotz dem vorgegebenen Reflexionskoeffizienten zeigt der Rand ein reflektierendes Verhalten bei niedrigen Frequenzen. Dieses Verhalten wird für laminare und turbulente Testfälle beobachtet. Der Grund ist eine zusätzliche Einschränkung, um einen Drift der mittleren Feldgrößen zu verhindern. Nichtreflektierendes Verhalten bei niedrigen Frequenzen verbessert sich, wenn die charakteristische Domainlänge größer ist. Zwei Verbrennungstestfälle werden verwendet um den Einfluss der akustischen Parameter der Brennkammerwand auf die Flamme zu untersuchen. Es zeigt sich, dass das Reflexionsverhalten der Brennkammerwände keinen Einfluss auf die Flammenposition hat.      «

Die Anwendung von Impedanz-Randbedingungen reduziert die Berechnungskosten von CFD Simulationen (Computational Fluid Dynamics). Zum Beispiel, wenn man nur an (stabilen) Verbrennungsprozessen interessiert ist, ist es möglich, nur die Brennkammer zu simulieren. Die restlichen Teile der Turbomaschine vor und nach der Brennkammer sind durch Impedanz-Randbedingungen modelliert Das Ziel dieser Arbeit ist es, die in ANSYS Fluent implementierten Impedanz-Randbedingungen zu bewerten. Deshalb untersuchen...     »