Mit PumpenWizard schnell zum effizienten Laufrad-Design

0
13

Innovativer und benutzerfreundlicher Ansatz zur Auslegung von effizienten Pumpenlaufrädern

Technologietag „Pumpen & Simulation“ am 28. Juni 2018 in Dortmund

 

Der systematische Einsatz von numerischer Simulation kann entscheidend zur Entwicklung von effizienteren Pumpen beitragen. Die etablierten Methoden der CFD (Computational Fluid Dynamics) erlauben es, schnell und zuverlässig Designs zu bewerten und z.B. Wirkungsgrade zu ermitteln, ohne dass physikalische Prototypen erforderlich sind. Dabei werden die Pumpen nicht nur in einem bestimmten Arbeitspunkt analysiert. Vielmehr können typischerweise bereits Kennlinien oder Kennfelder virtuell bereits in der Entwicklungsphase ermittelt werden.

Eine derartige, durch 3D CFD unterstützte ganzheitliche Produktsimulation hat immense Vorteile gegenüber traditioneller Auslegung: Dort müssen viele Vereinfachungen getroffen werden. So wird die Strömung durch ein Laufrad typischerweise als Sequenz von eindimensionalen Strömungen bei unterschiedlichen Radien approximiert. Sekundärströmungen und Verluste können bei der traditionellen, rein analytischen Auslegung lediglich  empirisch bzw. abgeleitet aus Versuchen an ähnlichen Bauteilen berücksichtigt werden.

Bei 3D-Strömungssimulation dagegen ist die Abbildung  aller Details möglich. Strömungsphänomene wie z.B. Verluste durch geometrische Gegebenheiten – beispielsweise Strömung durch Spalte  oder Turbulenz –  werden im Detail abgebildet.

Die Simulation erlaubt zudem auch solche Einblicke und Analysen, die sehr weit über die Möglichkeiten der experimentellen Erprobung  hinausgehen: Die  Messung von Strömungsgrößen ist oft aufgrund von erschwerter Zugänglichkeit des Strömungsgebiets oder auch z.B. aufgrund aggressiver Medien gar nicht oder nur schwer bzw.  nur lokal durchführbar. Gezielte Optimierung und Verbesserung wird damit ermöglicht.

Letztendlich sind damit bei der ganzheitlichen Simulation insgesamt weniger Design-Iterationen notwendig, als dies bei traditioneller Herangehensweise der Fall wäre. Da außerdem weniger physikalische Prototypen erforderlich sind und kürzere Entwicklungszeiten sowie eine höhere Zuverlässigkeit des Produktes erreicht werden können, führt dies weiterhin zu deutlichen Kosteneinsparungen, sowohl im Entwicklungsprozess als auch während des Betriebs bei den Gewährleistungskosten.

Innovativer und benutzerfreundlicher Ansatz zur Auslegung von effizienten Pumpenlaufrädern

Einige Hersteller scheuen noch den Schritt, selbst intensiv Strömungssimulation im Produktentwicklungsprozess einzusetzen. Die Vorhaltung und Schulung von entsprechend qualifizierten Mitarbeitern, der Kauf von kostenintensiven Softwarepaketen sowie die Bereitstellung von Rechenkapazität in Form von Hardware bedeutet Investitionen, die zunächst eine Hürde darstellen können. Externe Simulationsdienstleister können Abhilfe schaffen, jedoch geht dabei Expertise verloren bzw. wird gar nicht erst aufgebaut.

Hier kommt der CADFEM Pumpen-Wizard ins Spiel:

CADFEM hat einen neuen benutzerfreundlichen Prozess zur Auslegung von Radialrädern für Kreiselpumpen entwickelt. Ein automatisierter Prozess mit starker Benutzerführung erlaubt schnelle Anwendung ohne lange Einarbeitungszeit.

Die innovative Grundlage der Methode ist sogenanntes inverses Design. Dabei wird ausgehend von gewünschten Ziel-Eigenschaften der Strömung um die Pumpenschaufel eine optimale Geometrie ermittelt. Auf diese Weise können sehr schnell und effizient automatisiert und anhand weniger Eckdaten Laufräder mit hohem Wirkungsgrad entworfen werden. Als Input sind lediglich Drehzahl, Nabendurchmesser, Volumenstrom, saugseitiger Druck und angestrebte Förderhöhe erforderlich. Optional können, falls zum Beispiel Bauraumbegrenzungen oder Fertigungsrandbedingungen eine Rolle spielen, weitere Geometrieparameter wie Schaufelzahl und –dicke, Saugmunddurchmesser, Austrittsbreite und -durchmesser festgelegt werden.

Gleichzeitig wird Augenmerk darauf gelegt, auch die Auswirkung von Teil- oder Überlastzuständen sowohl im Hinblick auf Wirkungsgrad als auch auf Kavitationsneigung mit zu analysieren. Die Ergebnisse sind über eine hoch aufgelöste CFD-Rechnung abgesichert und somit belastbar.

Mit eCADFEM, einer Lösung für „Simulation on demand“ stellt CADFEM ein  nutzungsorientiertes Lizenz- und ggf. auch Hardwarekonzept zur Verfügung. Somit können auch traditionell entwickelnde Unternehmen den Schritt hin zu einer simulationsgestützten Entwicklung kostengünstig und einfach mit dem bestehenden Entwicklungsteam realisieren.

Technologietag „Pumpen & Simulation“ am 28. Juni 2018 in Dortmund

Dieser Technoloigietag wendet sich an alle Ingenieure und Entwickler, die sich mit der Planung und Auslegung von Radial-Kreiselpumpen beschäftigen. Neben Vorträgen zu den Möglichkeiten moderner CFD und der Demonstration von „Best Practices“ für Pumpen wird ausführlich der innovative CADFEM Pumpen-Wizard vorgestellt. Dabei werden anhand eines praktischen Beispiels die Funktionalität, die erreichbaren Ergebnisse und der Workflow demonstriert.

Agenda:

  • Impulsvortrag: Potential moderner Strömungssimulation vom Maschinen­bau bis zur Biomedizin
  • Best Practice für High End Simulation: Demonstration am konkreten Beispiel einer Pumpenentwicklung
  • Typische Arbeitsschritte bei der computergestützten Entwicklung einer Kreiselpumpe
  • Der innovative CADFEM-Pumpenwizard als Lösung für den Mittelstand
  • eCADFEM: Nutzungsorientiertes Lizenzmodell für den Mittelstand
  • Diskussion und Feedback
  • Verlosung einer Laufradoptimierung als „Best Practice- Beispiel

Ein paar Worte zu den am Technologietag vortragenden Referenten:

  • Prof. Dr.-Ing. Marius Geller ist Experte für Strömungssimulation. Er verfügt über jahrzehntelange praktische Erfahrung in der Entwicklung und Optimierung von Strömungsmaschinen. In Rahmen eines Impulsvortrages geht er auf die aktuellen und künftigen Entwicklungen der CFD ein.
  • Dr.-Ing. Barbara Neuhierl ist bei CADFEM Mitarbeiterin im Bereich Business Development und beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit numerischer Strömungsmechanik.

Hier geht es zur Anmeldung:

www.cadfem.de/technologietag-pumpen


Über CADFEM

1985 gegründet, zählt CADFEM zu den Pionieren der Anwen­dung Numerischer Simulation in der Produktentwicklung. Mit 11 Standorten, 220 Mitarbeitern und 130 Simulationsexperten in Deutschland, Österreich und der Schweiz ist CADFEM einer der größten europäischen Anbieter für Simulationslösungen. Mit den Beteiligungen von CADFEM International ist CADFEM mit 350 Mitarbeitern aktiv. CADFEM ist europaweit einer der größten Anbieter von Simulationslösungen und arbeitet eng mit ANSYS, dem weltweit größten Anbieter von Simulationssoftware zusammen. ANSYS ist der weltgrößte Anbieter von Simulationssoftware und bietet Programme für nahezu jede Anwendung. In Industrie, Forschung und Lehre zählt ANSYS zu den meistgenutzten CAE-Lösungen.

 

 

 

 

HINTERLASSEN SIE EINE ANTWORT

Fügen Sie bitte Ihr Kommentar ein!
Geben Sie hier bitte Ihren Namen ein