Application of dynamic mode decomposition for analyzing fluid dynamics in radial turbomachinery

Diese Studie widmet sich der Analyse radialer Turbomaschinen und erforscht das
Potenzial der Dynamic Mode Decomposition (DMD) als innovatives Werkzeug
für die spektrale Analyse. Durch umfangreiche numerische Simulationen mit
URANS-Turbulenzmodellen wird in dieser Arbeit die Leistungsfähigkeit von
DMD neben traditionellen Fourier-Transformationsmethoden untersucht. . Die
Untersuchung umfasst die Analyse eines Hochleistungslüfters, dessen Ergebnisse
mit experimentell validierten Simulationsergebnissen eines Zentrifugalgebläses
verglichen werden. Zusätzlich wird ein vereinfachtes Modell, die Karman’sche
Wirbelstraße, zur Validierung der Methodik herangezogen. Unter Nutzung der
Erkenntnisse aus der Karman’schen Wirbelstraße verdeutlicht die Studie die
Fähigkeit der DMD, sowohl harmonische als auch aperiodische Frequenzen zu
unterscheiden, und trägt so zu einem besseren Verständnis der durch Strömungen
verursachten Phänomene in Turbomaschinen bei. Bemerkenswerte Ergebnisse sind
die Übereinstimmung zwischen dem SST-Turbulenzmodell und experimentellen
Beobachtungen, wenn auch mit erkennbaren Diskrepanzen bei Drucksensormessungen
an verschiedenen Stellen. Darüber hinaus unterstreicht die Studie den
Einfluss der Auswahl des Turbulenzmodells auf die Wirksamkeit der DMD und
beleuchtet deren Leistungsfähigkeit unter unterschiedlichen Bedingungen. Insgesamt
positioniert diese Arbeit die DMD als vielversprechende Alternative zu
herkömmlichen Fourier-Transformationsmethoden und bietet wertvolle Einblicke
sowohl für die akademische Forschung als auch für industrielle Anwendungen im
Bereich der Turbomaschinen.