Аэродинамика лопаток турбины влияет на КПД двигателя, в то время как передача тепла от чрезвычайно горячего газа к лопаткам турбины вредна для срока службы турбины.Чтобы определить влияние турбулентности и нестационарности потока на аэродинамику и передачу тепла от газа к металлической лопасти, необходимо понимать все временные и пространственные масштабы потока.
Однако экспериментальные измерения на сегодняшний день не смогли предоставить данные с достаточной глубиной, чтобы идентифицировать все фундаментальные механизмы и объяснить слабые стороны используемых в настоящее время инструментов проектирования из-за трудностей проведения экспериментов в масштабе двигателя и получения пространственно-временного разрешения. данные.Исследовательская группа Саутгемптона во главе с профессором гидродинамики и аэроакустики Ричардом Сандбергом, в которую входят доктор Эндрю Уиллер и профессор Нил Сэндхэм, определила, что прямое численное моделирование (DNS) — это безмодельный подход, основанный на первых принципах (без предположений и моделирование) может помочь улучшить понимание роли турбулентных явлений в поле течения и определить достоверность текущего моделирования турбулентности.Для продолжения этого исследования команда получила 35 миллионов часов вычислительного времени на суперкомпьютере в Штутгарте, Германия, благодаря гранту Партнерства передовых вычислений в Европе (PRACE). Команда также получила в США грант на еще 10 миллионов процессорных часов на втором в мире суперкомпьютере (Titan) в Национальной лаборатории Ок-Ридж.
Комбинированное распределение, соответствующее более чем 5000 годам вычислений на одном процессоре, будет использоваться для моделирования потока через турбины авиационных двигателей.Профессор Сандберг говорит: «Для этого проекта мы будем использовать программное обеспечение, которое было разработано в Саутгемптоне и доказало свою высокую эффективность для больших параллельных вычислений.
Результаты станут ценным эталоном, который можно использовать для проверки и улучшения текущего и будущего моделирования. турбулентности. Точность таких моделей турбулентности имеет решающее значение для разработки авиационных двигателей с высокими характеристиками ".Проект осуществляется в тесном сотрудничестве с ведущим мировым поставщиком авиационных двигателей GE, который оказывает техническую поддержку и будет играть неотъемлемую роль в анализе данных.
GE сможет внедрить результаты этой работы в свой международный бизнес по производству авиационных двигателей, и поэтому эта работа, помимо научных публикаций в ведущих журналах, также может привести к значительным изменениям в мировой авиации.