ETD

• High-Lift
• Low Pressure Turbine
• Low-Lift
• Low-Speed

This thesis presents a computational fluid dynamics analysis of a low-speed low-pressure turbine cascade, scaled from the original high-speed geometry to enable detailed boundary layer investigations. Two different cases are examined, corresponding to a high-lift and a low-lift setup, with different pitch-to-chord ratios. RANS simulations are conducted for both configurations, preceded by a grid convergence study. For the high-lift case, a sensitivity analysis is performed that includes different turbulence and transition models, as well as spatial discretization schemes, with the aim of evaluating their impact on boundary layer development, transition position, and profile losses. The investigation is extended to off-design conditions by varying the incidence, obtaining a loss-to-incidence curve that identifies the onset of stall. URANS simulations complete the analysis by capturing vortex shedding at the trailing edge and boundary layer instabilities on the suction side. The results are compared with experimental data and high-fidelity DNS predictions.

Questa tesi presenta un'analisi di fluidodinamica computazionale di una schiera di turbina di bassa pressione a bassa velocità, scalata dalla geometria originale ad alta velocità per consentire indagini dettagliate sullo strato limite. Vengono esaminate due configurazioni della schiera, corrispondenti a un setup ad alto carico e uno a basso carico, con diversi rapporti di pitch-to-chord ratios. Simulazioni RANS stazionarie sono condotte per entrambe le configurazioni, precedute da uno studio di convergenza della griglia. Per il caso ad alto carico viene svolta un'analisi di sensibilità che include diversi modelli di turbolenza e transizione, schemi di discretizzazione spaziale, con l'obiettivo di valutarne l'impatto sullo sviluppo dello strato limite, sulla posizione di transizione e sulle perdite di profilo. L'indagine è estesa a condizioni di fuori progetto tramite variazioni dell'incidenza, ottenendo curve di perdita-incidenza che identificano l'insorgere dello stallo. Simulazioni URANS completano l'analisi cogliendo il distacco vorticoso al bordo d'uscita e le instabilità nello strato limite sul lato in depressione. I risultati sono confrontati con dati sperimentali e predizioni DNS ad alta fedeltà.