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Accès ouvert déclaré 2026 article

Influence of Combustor Unsteadiness on the Aerothermal Load of a High-Pressure Turbine Stage Using Scale-Resolving Computational Fluid Dynamics Simulations

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Rattachement africain : de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract Aerothermal interaction between the combustor and the high-pressure turbine is critical for engine efficiency. Standard steady-state methods fail to capture the highly unsteady flow features at the combustor–turbine interface, leading to uncertainties in thermal load prediction. This study investigates the influence of combustor unsteadiness and scale-resolving simulation methods on the aerodynamic performance and thermal load of an engine-representative high-pressure turbine rotor. Numerical investigations utilize Reynolds-averaged Navier–Stokes, unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes (URANS), and stress-blended eddy simulations. To prescribe realistic unsteadiness, inlet boundary conditions derived from a combustor large eddy simulation are applied via a one-way unsteady coupling method. Results demonstrate that unsteady inlet conditions substantially impact predicted mixing in the stator. This unsteadiness homogenizes the temperature distribution at the stator outlet, significantly increasing temperatures in the end wall regions. While combustor unsteadiness drives turbulent mixing in the stator, rotor passage flow physics are dominated by the choice of the turbulence model. The scale-resolving approach predicts deeper hot gas penetration into the rim seal cavity compared to URANS. Combined with the altered stator exit traverse, this results in higher thermal loads on the rotor blade suction side, particularly in the critical hub and tip regions. Furthermore, the study highlights the significance of inlet unsteadiness for predicting physically consistent flow fields in scale-resolving simulations. Consequently, high-fidelity, transient methods are shown to be essential for accurately predicting thermal loads, relevant for robust cooling design.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Influence of Combustor Unsteadiness on the Aerothermal Load of a High-Pressure Turbine Stage Using Scale-Resolving Computational Fluid Dynamics Simulations
Date Crossref
31/08/2026
Éditeur
ASME International
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Technische Universität Darmstadt pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Rolls-Royce (Germany) pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • Technical University of Darmstadt Institute of Gas Turbines and Flight Propulsion pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. KG Turbine Aeordynamics & Cooling pays non établi dans la notice
    Entreprise

Technische Universität Darmstadt, Rolls-Royce (Germany) et Technical University of Darmstadt Institute of Gas Turbines and Flight Propulsion, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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