In diesem Webinar von CADFEM wird ein Workflow zum schnellen und effizienten Entwurf von Radiallaufrädern für Kreiselpumpen mit sehr hohem Wirkungsgrad vorgestellt.
CADFEM hat einen benutzerfreundlichen Prozess zur Auslegung von Radialrädern für Kreiselpumpen entwickelt. Die innovative Grundlage der Methode ist inverses Design, bei dem ausgehend von den Betriebsdaten der Maschine eine optimierte Geometrie ermittelt wird. Anhand weniger Auslegungs-Eckdaten (Drehzahl, Nabendurchmesser, Volumenstrom, Förderhöhe) können automatisiert radiale Kreiselpumpen-Laufräder mit hohem Wirkungsgrad entworfen werden.
Die Firma CADFEM ist Anbieter der Simulations-Software Ansys. Im aktuellen Kundenmagazin präsentiert CADFEM zahlreiche Simulations-Beispiele rund um Strömungen.
Simulation in Zeiten der Digitalisierung – das ist der Fokus der 36. CADFEM Ansys Simulation Conference. Das Programm dieser Konferenz deckt das komplette Spektrum mit
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.
Die Firma CADFEM präsentiert in einem Workshop – speziell für kleine und mittelständische Unternehmen – neueste Instrumente zur Auslegung von Kreiselpumpen. Mit nur wenigen Auslegungs-Eckdaten wie Drehzahl, Nabendurchmesser, Volumenstrom, Förderhöhe werden bereits Laufräder mit hohem Wirkungsgrad entworfen. Diese völlig neuartige Benutzerführung erlaubt es, Simulationen auch in kleinen und mittelständischen Unternehmen wirtschaftlich zur Pumpenoptimierung einzusetzen. Die Teilnahme ist kostenlos.
Mehrstufenpumpen, die in Serie gefertigt werden, werden heute vorwiegend auf der Grundlage von Einzelstufen projektiert. Zudem sind bekannte Laufrad-Ausführungen nicht ohne Nachteile: So entstehen bei Ausführungen mit spiralförmigen Zulauf- und Austrittslaufvorrichtungen bei ungeplanten Betriebszuständen zusätzliche alternierende Radialkraft, die bei geringem Zulauf größere Bedeutung gewinnen. Ferner gewährleisten in Hochleistungspumpen die ringartigen und halbspiraligen Zuführungen kein hinreichend gleichmäßiges Geschwindigkeits- und Druckprofil am Eingang zum Laufrad. Dies hat zwar eine Reduzierung des Vibrations-Geräuschverhaltens zur Folge, aber die axial-radiale Strömung im Eingangsbereich des Laufrades und die darin erhöhte Flügelausladung führt zu erhöhter Ungleichmäßigkeit der Strömung mit der Folge erhöhter Kavitationsneigung, Entstehung von Vibrationen und Materialabtrag.
Diese beschriebenen Faktoren fördern die Bildung zusätzlicher Kavitationsquellen, die bei einem hohen Zulaufstrom von Q > 0,6 m3/s besonders intensiv sind und von Erosionsabtragungen an den umströmten Bauteile begleitet werden. Dies verringert den Wirkungsgrad und das Neigungsverhältnis der Druck- und Durchflusskurve in der Pumpen-Kennlinie.
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