Simulation einer Außenzahnradpumpe mit TwinMesh und ANSYS CFX

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1 Simulation einer Außenzahnradpumpe mit TwinMesh und ANSYS CFX Farai Hetze Technische Universität Berlin Dr. Andreas Spille-Kohoff, Dipl.-Ing. Jan Hesse CFX Berlin Software GmbH

2 Inhalt Einführung in die Zahnradpumpen Pre-Processing Geometrie Vernetzung mit TwinMesh und ANSYS ICEM CFD Modellbildung mit dem Full-Cavitation-Model Auswertung Folie 2

3 Einführung Verdrängerelemente Quelle: Schwarzer, Steffen: Optimierung der Auslegung und des Betriebsverhaltens von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen. Ilmenau: Univ.-Verl. Ilmenau, Folie 3

4 Einführung Funktionsweise einer Außenzahnradpumpe Quelle: Folie 4

5 Geometrie PedroRoquet 1PLA 66 Quelle: del Campo, David: Analysis of the Suction Chamber of External Gear Pumps and their Influence on Cavitation and Volumetric Efficiency, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Folie 5

6 Vernetzung Übersicht Quasi-2D-Netz (strukturiert) Stator Knoten Elemente Rotor Knoten Elemente Rotor Knoten Elemente Insgesamt Knoten Elemente Folie 6

7 Vernetzung TwinMesh TwinMesh ist eine neue Software für die automatische Generierung von strukturierten Rechengittern mit hoher Qualität für Rotationsverdrängermaschinen Simulation Workflow Stator Rotor 1 Rotor 2 Aufteilen der Simulationsdomains in statische und rotierende Teile Netzerzeugung für die Rotoren mit TwinMesh und ANSYS ICEM CFD für den Stator Numerische Simulation mit ANSYS CFX 7

8 Vernetzung Statorgitter Folie 8

9 Vernetzung Rotoren Folie 9

10 Vernetzung Knotenbewegung Folie 10

11 Vernetzung Interface Folie 11

12 Modellbildung Full Cavitation Model Folie 12

13 Modellbildung Randbedingungen Folie 13

14 Modellbildung Übersicht Randbedingungen: Einlass (opening): Druck(abs) = 1 bar Auslass (opening): Druck(abs) = 11 bar Medium: Wasser Drehzahl: 500 U/min Modellbildung Full Cavitation Model Liquid (Wasser + gelöste Luft (1.5e-5 Massenfraktion), kompressibel) Luft (ideales Gas, 25 C) Wasserdampf (ideales Gas, 25 C) Initial nur flüssige Phase (Liquid) vorhanden Turbulenz (SST-Modell) 150 Netze / Zahn Winkelschritt 0,218 Folie 14

15 Auswertung Massenströme Folie 15

16 Auswertung Drucksonden Folie 16

17 Auswertung Druck Folie 17

18 Auswertung Kammerdruck Folie 18

19 Auswertung Druckstöße Folie 19

20 Auswertung Geschwindigkeit Folie 20

21 Auswertung Kavitation Folie 21

22 Auswertung Kavitation Folie 22

23 Auswertung Kavitation Folie 23

24 Auswertung Ausgasung Folie 24

25 Spaltstudie Eingriffsspalt Folie 25

26 Spaltstudie Massenströme Folie 26

27 Spaltstudie Folie 27

28 Weitere Ergebnisse Durchführung einer 2D-Simulation mit dem Full- Cavitation-Model Gitterstudie Winkelschrittstudie Durchführung einer Spaltstudie Einfluss auf die Performance Einfluss auf das Kavitationsverhalten Folie 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Folie 29

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