Untersuchung der Verlustentstehung und axialen Baulänge bei Inducern

Dissertation mit instationären numerischen und experimentellen Untersuchungen bei Inducern. Öl-Anstrichbilder bei rotierenden Inducern und Wasser als Arbeitsmedium.

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Zur Reduktion von Kavitation am Eintritt des Laufrades einer Strömungsmaschinefinden häufig Inducer Anwendung. Hierbei handelt es sich um ein axiales Laufrad,bei dem nur ein minimaler Druckaufbau stattfindet. Inducer sind Gegenstand derhier vorliegenden Forschungsfragen. Basierend auf der zurzeit verfügbaren Literatursind zwei Arbeitshypothesen aufgestellt und untersucht. Die Hypothesen lautenwie 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 hierdie 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 derGrenzschicht geachtet. Zur Reduzierung der Fehler die sich aus der numerischenAbbildung der realen Strömungszustände ergeben sind Voruntersuchungen bei denSimulationen durchgeführt. Validiert werden die so generierten numerischen Ergebnisse mittels instationärer und stationärer Messungen des statischen Drucks,des Totaldrucks und des Strömungswinkels. Anstrichbilder basierend auf Ölfarbeermöglichen es die Stromlinien auf der Wand zu validieren und somit Ablösungan der Nabe numerisch plausibel darzustellen. Somit ist sichergestellt, dass dienumerischen Ergebnisse die realen Strömungszustände bestmöglich abbilden.