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Untersuchung der Laufradströmung einer Kreiselpumpe unter Teillastbedingungen mit Hilfe der zeitaufgelösten Particle Image Velocimetry

Autor :Nico Krause
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Datum :27.02.2009
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00006776
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Radiale Pumpen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. In Industrieanwendungen werden Strömungsmaschinen nicht nur in ihrem Auslegungspunkt, sondern auch bei signifikant geringeren oder höheren Volumenströmen betrieben. Der Betriebsbereich ist bei geringeren Volumenströmen durch Strömungsinstabilitäten in den strömungsführenden Teilen begrenzt. In diesem Betriebsbereich bilden sich Wirbel durch die Ablösung der Grenzschicht von den strömungsführenden Bauteilen aus, insbesondere im Laufrad. Einzelne oder mehrere Ablösegebiete können sich bei Reduzierung des Volumenstromes mit einer von der Laufradgeschwindigkeit unterschiedlichen Geschwindigkeit im Laufrad ausbreiten. Diese Ablösegebiete induzieren sehr starke Druckschwankungen, wodurch Bauteile der Maschine zerstört werden können. Es ist sehr schwierig, dieses Phänomen physikalisch und insbesondere mathematisch zu beschreiben, da es von vielen Betriebsparametern der Strömungsmaschine abhängt. In dieser Arbeit wird der Einfluss von drei unterschiedlichen Schaufelgeometrien unter Ablösebedingungen untersucht. Alle Laufradschaufeln sind für dieselbe Druckerhöhung über das Laufrad ausgelegt, dafür wurden unterschiedliche Konzepte verwendet. Die Pumpenkennlinien zeigen klar die Änderung in Bezug auf Energieübertragung und Verluste. Um die Strömungsfelder in jedem Schaufelkanal des Laufrades zu untersuchen, wurde die zeitlich hochauflösende Particle Image Velocimetry verwendet. Dadurch wurden Messungen in der transienten und instationären Strömung im rotierenden System möglich. Diese Untersuchungen ergaben detaillierte instantane Geschwindigkeitsverteilungen während des Rotating Stall. Die Fast-Fourier-Transformation (FFT) wurde auf die Serie der instantanen Geschwindigkeitsverteilungen angewendet, um die charakteristischen Frequenzen zu extrahieren. Das charakteristische Frequenzspektrum des Strömungsfeldes wurde aus dem Mittelwert der einzelnen Frequenzspektren von jedem Geschwindigkeitsvektor gebildet. Die Schwingungsfrequenz des Strömungsfeldes und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Rotating Stall Zellen konnten auf diesem Wege aus den gemessenen Geschwindigkeitsfeldern ermittelt werden.
Schlagwörter :Kreiselpumpe, Teillastströmung, Laufrad, rotierende Ablösung, instationäre Strömung, Wirbelanalyse
Rechte :Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
Größe :241 S.
 
Erstellt am :22.04.2009 - 09:29:16
Letzte Änderung :22.04.2010 - 07:54:59
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00006776
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