Die vorliegende Arbeit, "Simulation of Combustor-Turbine Interaction in a Jet Engine", behandelt die Grundlagen und Simulation der Brennkammer-Turbine Interaktion in einem Flugtriebwerk.

Ziel der Arbeit war es, einen vorhanden CFD-Löser zu erweitern, so dass die Berechnung der reaktiven Strömung in einer Brennkammer eines Flugtriebwerks bis hinter den Stator der ersten Turbinenstufe möglich ist. Mithilfe dieses Lösers sollen dann mögliche Interaktionseffekte zwischen Brennkammer und Turbine untersucht werden.

Dabei wurden die folgenden zwei wesentlichen Aspekte behandelt: In den vorgegebenen, inkompressiblen Verbrennungs-CFD-Code PRECISE-UNSTRUCTURED der Brennkammer Abteilung von Rolls-Royce Deutschland wurde ein erweiterter SIMPLE Algorithmus implementiert, welcher die Berechnung der kompressiblen Strömung im Stator der ersten Turbinenstufe ermöglicht. Die Implementierung wurde anhand mehrerer Testfällen verifiziert und validiert. Es wurde gezeigt, dass die Erweiterung sowohl analytische als auch experimentelle Referenzen gut wiedergeben kann. Die Fähigkeit des Codes auch Strömungen in komplexen Geometrien rechnen zu können, wurde anhand eines realen Stators eines Triebwerks von Rolls-Royce Deutschland demonstriert.

Zur Berechnung der Verbrennung sollte das PPDF-FGM (presumed probability density function-flamelet generated manifold) Modell benutzt werden. Dieses Verbrennungsmodell nutzt tabellierte Chemie mit angenommener Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für den Mischungsbruch und eine Fortschrittsvariable zur Berücksichtigung der Chemie-Turbulenz Interaktion. Es war bereits im Ausgangscode implementiert. Allerdings wurde dieses Modell für die Annahme inkompressibler Strömung entwickelt. Um es auch mit dem erweiterten SIMPLE Algorithmus nutzen zu können, wurde eine Kopplungsmethode entwickelt und in den Löser implementiert. Die Methode wurde anhand der Grenzfälle, inkompressible Verbrennung und kompressible Strömung ohne Reaktion, verifiziert. Der gekoppelte Mechanismus lieferte die erwarteten Ergebnisse.

Abschließend wurde mithilfe des neuen Lösers eine integrative Berechnung einer Brennkammer und dem sich anschließenden Stator durchgeführt. Eine Vergleichsrechnung ohne Stator wurde genutzt um den Einfluss des Stators auf das Strömungsfeld im hinteren Bereich der Brennkammer zu identifizieren.