Überblick

Am Institut für Thermische Strömungsmaschinen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Hydraulische Strömungsmaschinen eingehend mit der Effizienzsteigerung von Radialventilatoren. Durch den in der Praxis immer variableren Betrieb der Ventilatoren muss eine hohe Effizienz auch in Teil- und Überlastbereichen sichergestellt sein. Dieser Betriebsbereich entzieht sich bisher einer geschlossenen numerischen, prädiktiven Beschreibung, da sich unterschiedliche Strömungsphänomene in der gleichen Geometrie bei unterschiedlichen Betriebsparametern einstellen, die zuverlässig identifiziert und deren Transitionsverhalten erfasst und beschrieben werden müssen. Die Identifikation der Strömungsphänomene sowie deren Abbildung mit Hilfe geeigneter numerischer Modelle, die komplementäre Verifikation und experimentellen Validierung, bilden den Hauptgegenstand der Forschung.

Numerische Strömungsimulation des Radialventilators

Die numerische Strömungssimulation umfasst nur einen Teil des Gesamtsystems, um den Rechenaufwand gering zu halten. Gleichzeitig ist die Lösung von einer Vielzahl von Faktoren abhängig, wie beispielsweise dem verwendeten Rechengitter, dem Turbulenzmodell oder den Rand und Anfangsbedingungen. Besteht die CFD-Simulationen den validen Vergleich mit den experimentellen Daten, so können mit diesem numerischen Modell Strömungsphänomene vor allem auch dort untersucht werden, wo Messtechnik keinen Zugang hat (z.B. im Spalt zwischen Laufrad und Düse). Neben der Analyse der Strömung lassen sich nun weitere Optimierungsstrategien testen, sodass als übergeordnetes Ziel die gewünschte Wirkungsgradsteigerung erreicht wird.