Instationäre Strömung in Strömungsmaschinen

Dieses Beispiel stellt die numerische Berechnung der instationären dreidimensionalen Strömung im gesamten Laufrad und Gehäuse einer radialen Kreiselpumpe dar.

Zur Berechnung des Strömungsfelds der Strömungsmaschinen wird sinnvollerweise das Laufrad im Relativsystem, also in einem mitrotierenden Koordinatensystem, und das Gehäuse im Absolutsystem, also in einem im Raum feststehenden Koordinatensystem, betrachtet.

Als Ergebnis der numerischen Berechnungen der instationären (zeitabhängigen) dreidimensionalen Strömung im gesamten Laufrad und im Gehäuse der Kreiselpumpe liegen detaillierte, grundlegende Informationen über das Strömungsverhalten in der untersuchten Kreiselpumpe vor.

Die Animation stellt z.B. die normierte Druckverteilung in der Mittelebene des Laufrads und des Gehäuses bei Überlast dar.

Durch die Simulation der instationären Strömungen kann die Interaktion zwischen dem Laufrad und Gehäuse der Pumpe erfasst werden. Wie aus der Animation ersichtlich ist, führt die Interaktion zwischen den Schaufeln des Laufrades und der Zunge des Gehäuses zu relativ starken Druckschwankungen in der Nähe der Zunge. Diese Druckschwankungen pflanzen sich ins Gehäuse der Kreiselpumpe fort und breiten sich sogar bis zum Diffusor aus. Da aber die Strömung unterschall ist und elliptische Eigenschaft aufweist werden diese Druckschwankungen auch ins Laufrad reflektiert; damit erreichen sie den Eintrittsbereich des Laufrades sowie den Saugstutzen der Pumpe.