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Stefan Ahlinder

• A computational tool and a methodology for steady state heat exchanger simulations of recuperated gas turbines and aero-engines have been developed. As an example a compact tube bundle heat exchanger with oval shaped tubes was chosen. The simulation tool proved to work for different layouts of the heat exchanger and for different geometrical configurations of the gas turbine engine exhaust ducts. The resistance tensors were tuned against both CFD-data and experimental data and the computational model was to some extent validated against experimental results. For the validation isothermal experimental data from the Laboratory of Fluid Mechanics and Turbomachinery at the Technical University of Thessaloniki was used together with hot gas channel data from MTU. The calculated and measured velocity profiles showed an acceptable agreement that in some of the cases was even very good. The calculated pressure drop deviated less than 10% for the compared cases, which must be considered to be acceptable. The calculared results for the hot gasA computational tool and a methodology for steady state heat exchanger simulations of recuperated gas turbines and aero-engines have been developed. As an example a compact tube bundle heat exchanger with oval shaped tubes was chosen. The simulation tool proved to work for different layouts of the heat exchanger and for different geometrical configurations of the gas turbine engine exhaust ducts. The resistance tensors were tuned against both CFD-data and experimental data and the computational model was to some extent validated against experimental results. For the validation isothermal experimental data from the Laboratory of Fluid Mechanics and Turbomachinery at the Technical University of Thessaloniki was used together with hot gas channel data from MTU. The calculated and measured velocity profiles showed an acceptable agreement that in some of the cases was even very good. The calculated pressure drop deviated less than 10% for the compared cases, which must be considered to be acceptable. The calculared results for the hot gas cases showed an exaggerated heat transfer rate, most likely due to the use of a cold side heat transfer correlation for fully turbulent flow, although the Reynolds numbersindicated transitional flow.…
• Kernpunkt der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung eines Computerprogramms und einer Methodologie zur Simulation stationärer Wärmetauschertriebwerke. Als Beispiel wurde ein kompakter Röhrenbündel-Wärmetauscher mit ovalem Röhrenquerschnittgewählt. Das Simulationsprogramm ist für unterschiedliche Konfigurationen von Wärmetauschern und verschiedene Abgasschachtgeometrien der Gasturbine anwendbar. Die Widerstandstensoren wurden sowohl gegen CFD-Daten als auch gegen experimentelle Daten abgeglichen und das Simulationsprogramm wurde zu einem gewissen Grad anhand experimenteller Ergebnisse validiert. Für die Validierung wurde -neben Daten eines Heißgaskanals der MTU- isothermale experimentelle Daten des Strömungsmechanik- und Turbomaschinen-Labors der Technischen Universität Thessaloniki benutzt. Die berechneten und gemessenen Geschwindigkeitsprofile stimmen gut und in einigen Fällen auch sehr gut überein. Der berechnete Druckverlust hatte eine Abweichung von weniger als 10% für die gemessenen Fälle, was hinreichend genau angesehenKernpunkt der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung eines Computerprogramms und einer Methodologie zur Simulation stationärer Wärmetauschertriebwerke. Als Beispiel wurde ein kompakter Röhrenbündel-Wärmetauscher mit ovalem Röhrenquerschnittgewählt. Das Simulationsprogramm ist für unterschiedliche Konfigurationen von Wärmetauschern und verschiedene Abgasschachtgeometrien der Gasturbine anwendbar. Die Widerstandstensoren wurden sowohl gegen CFD-Daten als auch gegen experimentelle Daten abgeglichen und das Simulationsprogramm wurde zu einem gewissen Grad anhand experimenteller Ergebnisse validiert. Für die Validierung wurde -neben Daten eines Heißgaskanals der MTU- isothermale experimentelle Daten des Strömungsmechanik- und Turbomaschinen-Labors der Technischen Universität Thessaloniki benutzt. Die berechneten und gemessenen Geschwindigkeitsprofile stimmen gut und in einigen Fällen auch sehr gut überein. Der berechnete Druckverlust hatte eine Abweichung von weniger als 10% für die gemessenen Fälle, was hinreichend genau angesehen werden kann. Die berechneten Ergebnisse für die Heißgasströme zeigten eine erhöhte Wärmeübertragungsrate, die sehr wahrscheinlich durch die Anwendung einer Korrelation der kalten Seite für vollturbulente Strömung verursacht wird, obwohl die Reynoldszahlen transitionale Strömung nahelegen.…