Numerische und experimentelle Untersuchungen der Kavitationsstruktur in Inducer-Laufrädern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Böhle
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455025217

In dem Vorgängerprojekt konnte gezeigt werden, dass ein Inducer in seiner axialen Erstreckung nicht so lang dimensioniert werden muss, wie es die üblichen Auslegungsverfahren vorschreiben, um eine vorgegebene Druckerhöhung zu erzielen. Damit stellt sich die Frage, ob ein Inducer, der kürzer dimensioniert ist, als es die üblichen Auslegungsverfahren vorschreiben, die Kavitation vollständig bzw. ausreichend in axialer Richtung abbaut, so dass das nachfolgende Laufrad in seiner Funktion nicht beeinträchtigt wird. Diese Frage ist in der offenen wissenschaftlichen Literatur bis jetzt nicht behandelt worden.Grundsätzlich stellt sich damit die Frage, welche axiale Erstreckung ein Inducer besitzen muss, um seine Funktion (Aufbau des Drucks und Abbau der Kavitation) vollständig zu erfüllen. In dem beabsichtigten Projekt sollen Kriterien entwickelt werden, die es ermöglichen, einen Inducer mit ausreichender axialer Länge zu dimensionieren.In der offenen, wissenschaftlichen Literatur wurde gezeigt, dass die gepfeilte Vorderkante des Inducers eine Verbesserung des NPSH-Verhaltens bewirkt. Dieses konnte mit den Ergebnissen des Vorgängerprojekts bestätigt werden. Ziel des beabsichtigten Vorhabens ist es, dazu Kriterien für eine optimale Pfeilung zu entwickeln. Warum eine gepfeilte Vorderkante ein bessertes NPSH-Verhalten bewirkt, ist eine offene Frage. Diese Frage ist eng verknüpft mit dem Anspruch, Kriterien für eine optimale Pfeilung zu entwickeln. In dem beabsichtigten Projekt soll die Druckverteilung im Bereich der Vorderkante für unterschiedliche Pfeilungen untersucht werden, um herauszufinden, warum die Pfeilung ein verbessertes NPSH-Verhalten bewirkt. Schließlich gibt die offene, wissenschaftliche Literatur keine Auskunft über die Interaktion zwischen dem Inducer und dem Laufrad. Der Inducer produziert eine drallbehaftete Abströmung, mit der das in Hauptströmungsrichtung nachfolgende Laufrad angeströmt wird. Das Laufrad wiederum beeinflusst die drallbehaftete Abströmung des Inducers. In dem beabsichtigten Vorhaben soll dieses Problem untersucht werden, indem die Abströmung des Inducers ohne Einfluss des nachfolgenden Laufrades durch Messungen und CFD-Simulationen ermittelt wird. Danach wird die Abströmung experimentell und mittels CFD-Simulationen bestimmt, wenn der Inducer mit einem Laufrad zusammenwirkt. In einem dritten Schritt soll dann ein Laufrad dahingehend modifiziert werden, dass es optimal mit dem Inducer zusammen funktioniert. Es soll auch der Versuch unternommen werden, Kriterien für die Gestaltung des Saugmundes des Laufrades zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen