Numerische Simulation von Druckstößen und Schwingungen in Pumpensystemen

Projektlaufzeit: 2017-2019
Fördergeber: Forschungskuratorium Maschinenbau e.V.

Hydraulische Strömungsmaschinen interagieren durch Druckpulsationen mit dem anliegenden Leitungssystem. Dadurch entstehen Wechselwirkungen, die in numerischen Simulationen nur schwierig abgebildet werden können, jedoch das Kavitationsgeschehen in der Maschine stark beeinflussen. Um detaillierte Einblicke in das Strömungsfeld einer Strömungsmaschine zu ermöglichen, werden üblicherweise 3D Finite-Volumen (FV) Strömungssimulationen eingesetzt. Allerdings ist eine dreidimensionale Betrachtung des Leitungssystems aus Komplexitätsgründen nicht zielführend und besitzt gegenüber einer eindimensionalen Betrachtung keinen Mehrwert. Daher wurde am Lehrstuhl für Hydraulische Strömungsmaschinen in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Fluidtechnik der TU Dortmund ein Kopplungsverfahren entwickelt, um ein 3D FV-Verfahren des lehrstuhleigenen Strömungslösers solver3dv2 mit dem 1D Finite-Differenzen (FD) Charakteristikenverfahren FLOAT der TU Dortmund zu kombinieren. So kann die Wellendynamik im Leitungssystem mit moderatem Aufwand eindimensional abgebildet und die Wechselwirkungen zwischen Maschine und Anlage berücksichtigt werden. Am Beispiel einer oszillierenden Verdrängerpumpe werden derzeit die Einflüsse der Anlage auf das Kavitationsgeschehen im Arbeitsraum der Pumpe untersucht. Zur Validierung der Rechenmodelle dienen Pumpen- und Anlagenmessungen des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Informationen zum Schlussbericht

Ansprechpartner: Pascal Munsch