Phenomenological transition modelling for turbomachinery flows

In dieser Arbeit wird die Herleitung, Kalibrierung und Anwendung eines Transitionsmodells vorgestellt, das speziell für die Strömungen in Turbomaschinen ausgelegt ist. Die Herleitung folgt einem phänomenologischen Ansatz, durch den die physikalischen Beobachtungen mit dem Konzept der laminaren kinetischen Energie kombiniert werden. Das Modell basiert auf lokalen Variablen und besteht aus drei Transportgleichungen. Es ist in einen für Turbomaschinen spezifischen Code implementiert worden. Anhand von experimentellen Daten eines hoch belasteten industriellen Niederdruckturbinengitters ist das Modell kalibriert worden. Die Messergebnisse werden vom Modell sehr gut wiedergegeben, so dass sowohl kurze und lange Ablöseblasen als auch Bypass-Transition erfasst werden können. Abschließend wird der Anwendungsbereich des Modells durch zusätzliche Rechnungen moderner industrieller Niederdruckturbinen- und Verdichtergitter aufgezeigt.This work presents the derivation, calibration and application of a transition model specifically designed for turbomachinery flows. The derivation of the model follows a phenomenological approach enabling to combine physical observations to the concept of laminar kinetic energy. The resulting model, based on local variables and consisting in three transport equations, is implemented in a turbomachinery specific code. The calibration of the implementation uses experiments carried out on a highly loaded industrial low-pressure turbine cascade. The comparison between the results of the model and the measurements proves that the model works as expected and that it can successfully reproduce long and short separation bubbles as well as bypass transition. Finally, additional computations are presented in order to determine the range of applicability of the model using state of the art industrial low-pressure turbine and compressor cascades