Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Numerische und experimentelle Untersuchung des hydroakustischen Übertragungsverhaltens kavitie-render Strömungen zur Bewertung der Pulsationsanregung von Rohrleitungssystemen durch Kreiselpumpen

Kreiselpumpen verursachen konstruktionsbedingt durch die Rotor-Stator-Interaktion Pulsationen, die sich in das angrenzende Rohrleitungssystem fortpflanzen und dort z.B. im Resonanzfall erhebliche Schäden anrichten können. Während präventive Pulsationsstudien für Verdrängerpumpen zum Stand der Technik gehören, werden sie bei den weit verbreiteten Kreiselpumpen i.d.R. nicht durchgeführt. Maßnahmen zur Unterdrückung der Pulsationen wie z.B. Pulsationsdämpfer werden daher empirisch ausgelegt und sind aufgrund des immer dynamischeren Betriebs von Kreiselpumpen zunehmend unzuverlässig und unwirtschaftlich. Die entscheidende Hürde zur Durchführung präventiver Pulsationsstudien ist die fehlende Kenntnis des komplexen hydroakustischen Übertagungs- und Anregungsverhaltens von Kreiselpumpen. Dieses Vorhaben soll mit einem kombinierten experimentell/simulativen Ansatz diese Hürde überwinden, indem eine hydroakustische Methode und ein mathematisches Modell entwickelt und den KMU zur hydroakustischen Charakterisierung ihrer Kreiselpumpen zur Verfügung gestellt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf kavitierenden Strömungen, da bereits eine geringe Blasenbeladung der Förderflüssigkeit das hydroakustische Verhalten maßgeblich beeinflusst und in der industriellen Praxis häufig auftritt. Transfergegenstand ist zum einen die hydroakustische Methode zur experimentellen Bestimmung von Übertragungs- und Anregungsparametern und zum anderen ein mit dieser Methode parametriertes mathematisches Modell, das in ein 1D-Simulationsprogramm implementiert und zur Durchführung von Pulsationsstudien genutzt werden kann. Das Ergebnis dieser Pulsationsstudien kann z.B. zur konstruktiven Verbesserung der Pumpe oder zur Abstimmung mit der Anlage dienen. Unternehmen, die eine hydroakustische Charakterisierung ihrer Pumpen bereitstellen können, dürften einen erheblichen Wettbewerbsvorteil vor denjenigen haben, die die hydroakustischen Übertragungs- und Anregungseigenschaften ihrer Pumpen nicht kennen.