Hydraulische Bewertung der Geometrie von Seitenkanalpumpen
In dem Forschungsprojekt mit dem Schwerpunkt Seitenkanalmaschinen, werden die Strömungsphänomene unterschiedlicher Pumpengeometrien sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Abbildung 1 zeigt eine der im Projekt untersuchten Geometrien. Dazu wird in verschiedenen CFD Simulationen versucht die Strömung in Laufrad, Seitenkanal und besonders auf dem Interface zwischen Laufrad und Seitenkanal sichtbar und damit beschreibbar und vergleichbar zu machen. Das Interface mit den für die Auswertung wichtigen Flächen ist in Abbildung 2 zu sehen. Auf dieser Grundlage wird ein algebraisches Rechenmodell entwickelt, um die Wirkungsgrade von Laufrad und Seitenkanal zu bestimmen. Für die Anwendung des Rechenmodells müssen Größen der Strömung in der Seitenkanalpumpe abgeschätzt oder ermittelt werden. An dieser Stelle kommt die Strömungssimulation ins Spiel. Die Ergebnisse der Simulationen bei verschiedenen Betriebszuständen der Pumpe werden genutzt, um das algebraische Modell zu ergänzen. Von besonderer Bedeutung sind die Strömungsgroßen auf dem Interface zwischen Laufrad und Seitenkanal. Der zwischen Laufrad und Seitenkanal zirkulierende Austauschmassenstrom und die Tangential-, Axial-, und Radialkomponente der Geschwindigkeit, des Austauschmassenstromes werden aus den CFD Ergebnissen ermittelt und in das Modell eingesetzt.
Das Ergebnis ist eine exakte Beschreibung der Strömung mittels CFD Ergebnissen und Ergebnissen des algebraischen Modells, wie beispielsweise den Wirkungsgraden von Laufrad und Seitenkanal (siehe Abbildung 3).
Die Werte des algebraischen Modells bieten die Möglichkeit verschiedene Pumpengeometrien zu bewerten und miteinander zu vergleichen, während aus den CFD-Ergebnissen, Erklärungen für die Pumpenleistungsdaten erkannt werden können.
