Untersuchung der Verlustentstehung und axialen Baulänge bei Inducern
Dissertation
Björn Gwiasda
Zur Reduktion von Kavitation am Eintritt des Laufrades einer Strömungsmaschine
finden häufig Inducer Anwendung. Hierbei handelt es sich um ein axiales Laufrad,
bei dem nur ein minimaler Druckaufbau stattfindet. Inducer sind Gegenstand der
hier vorliegenden Forschungsfragen. Basierend auf der zurzeit verfügbaren Literatur
sind zwei Arbeitshypothesen aufgestellt und untersucht. Die Hypothesen lauten
wie folgt:
1) Die Strömung im Bereich der Nabe ist abgelöst.
2) Die axiale Länge der Inducer kann verringert werden.
Die detaillierte Untersuchung der Hypothesen erfolgt durch instationäre Simulationen, durchgeführt mit Ansys CFX in der Version 17.2. Gelöst werden hier
die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen. Um relevante Sekundärströmungseffekte erfassen zu können, wird für die Modellierung des Reynolds-Spannungs-Tensors der RANS Gleichungen ein Reynolds-Spannungs-Modell verwendet. Hiermit ist eine detailliertere Modellierung physikalischer Effekte möglich. Um die wandnahen Effekte der Strömungsablösung durch eine Strömungssimulation geeignet abbilden zu können, wird auf eine passende Auflösung des Bereichs der
Grenzschicht geachtet. Zur Reduzierung der Fehler die sich aus der numerischen
Abbildung der realen Strömungszustände ergeben sind Voruntersuchungen bei den
Simulationen durchgeführt. Validiert werden die so generierten numerischen Ergebnisse mittels instationärer und stationärer Messungen des statischen Drucks,
des Totaldrucks und des Strömungswinkels. Anstrichbilder basierend auf Ölfarbe
ermöglichen es die Stromlinien auf der Wand zu validieren und somit Ablösung
an der Nabe numerisch plausibel darzustellen. Somit ist sichergestellt, dass die
numerischen Ergebnisse die realen Strömungszustände bestmöglich abbilden.
