Ein Beitrag zur Validierung der numerischen Berechnung von Kreiselpumpen

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "Ein Beitrag zur Validierung der numerischen Berechnung von Kreiselpumpen"

Transkript

1 Ein Beitrag zur Validierung der numerischen Berechnung von Kreiselpumpen Vom Fachbereich Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte D i s s e r t a t i o n vorgelegt von Dipl.-Ing. Marc Gugau aus Eberbach Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. B. Stoffel Mitberichterstatter: Prof. Dr. rer. nat. M. Schäfer Tag der Einreichung: Tag der mündlichen Prüfung: Darmstadt 2004 D 17

2 Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Turbomaschinen und Fluidantriebstechnik der Technischen Universität Darmstadt zwischen Dezember 1998 und November Die Thematik war eingebunden in das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützte Graduiertenkolleg Modellierung und numerische Beschreibung technischer Strömungen, dem ich als Kollegiat angehören durfte. An erster Stelle gilt mein herzlicher Dank Herrn Prof. Dr.-Ing. B. Stoffel, Leiter des Fachgebietes Turbomaschinen und Fluidantriebstechnik, für die Anregung zu dieser Arbeit, deren Fortgang er jederzeit kritisch und wohlwollend unterstützt und zu deren Gelingen er durch zahlreiche wertvolle fachliche Diskussionen wesentlich beigetragen hat. Herrn Prof. Dr. rer. nat. M. Schäfer, Leiter des Fachgebietes Numerische Berechnungsverfahren im Maschinenbau, möchte ich für die bereitwillige Übernahme des Koreferates sowie die kritische Durchsicht der Arbeit danken. Herrn Prof. Dr.-Ing. R. Schilling, Leiter des Lehrstuhls für Fluidmechanik an der TU München, gilt mein Dank für die freundliche Bereitstellung des Navier-Stokes Programms NS3D im Quellcode, wodurch wichtige Teile der vorliegenden Arbeit erst ermöglicht wurden. Mein besonderer Dank gilt seinem Mitarbeiter, Herrn Dr.-Ing. Romuald Skoda, für seine stete fachliche Unterstützung und große Hilfsbereitschaft in allen Fragen zum Code. Allen meinen Kolleginnen und Kollegen während meiner gesamten Zeit am Fachgebiet darf ich für die ausgesprochen gute Zusammenarbeit und die hervorragende Arbeitsatmosphäre danken. Besonderer Dank gebührt den Herren Dr.-Ing. Alberto Tamm und Dipl.-Ing. Stephan Meschkat für die Bereitstellung ihrer experimentellen Daten sowie die damit verbundenen zahlreichen fachlichen Diskussionen, die ich sehr zu schätzen weiß, sowie meinen Studien- und Diplomarbeitern für ihren unterstützenden Einsatz. Hiermit versichere ich an Eides statt, die vorliegende Arbeit selbständig und nur unter Verwendung der genannten Hilfsmittel angefertigt zu haben. Marc Gugau Darmstadt, 28. November 2003

3 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis iii ix xii 1. Einleitung Einführung Stand des Wissens Zielsetzung und Vorgehensweise Fehler bei CFD für Turbomaschinen Fehlerquellen bei CFD-Berechnungen Modellierungsfehler bei Turbomaschinen Numerikfehler bei Turbomaschinen Beschreibung turbulenter Strömungen Erhaltungsgleichungen Ansätze zur Turbulenzbeschreibung Statistische Turbulenzmodelle - RANS Reynoldsmittelung und Modellierungsansätze RANS-Modelle und Instationarität - URANS Lineare Wirbelviskositätsmodelle Erweiterte Wirbelviskositätsmodelle Wandbehandlung Sekundärströmungen, Rotation, Stromlinienkrümmung Numerik Diskretisierung Lösungsverfahren Anfangs- und Randbedingungen Gittergenerierung Implementierung des KC-Turbulenzmodells in NS3D

4 5. Validierung der Turbulenzmodelle Rechteckkanal mit 180 -Krümmer Drallströmung in Modellbrennkammer Asymmetrischer Diffusor Rückspringende Stufe Bewertung der Validierungsergebnisse Modellbildung der Pumpen Laufrad einer n S 28 Radialpumpe mit Ringdiffusor n S 20-Radialpumpe mit Kreisquerschnitt-Spiralgehäuse n S 26-Radialpumpe mit Trapezquerschnitt-Spiralgehäuse Bestimmung von Kennlinien Bestimmung integraler Größen bei Kreiselpumpen Laufradkennlinien der n S 28 Radialpumpe Kennlinien der n S 20 Radialpumpe Einfluss der Laufrad-Spirale-Kopplung Einfluss des Turbulenzmodells Kennlinien der n S 26 Radialpumpe Einfluss der Laufrad-Spirale-Kopplung Einfluss des Turbulenzmodells Analyse innerer Strömungsvorgänge Strömungsprofile der n S 28 Radialpumpe Strömung an den Laufradaustritten der Gesamtpumpen Strömung in den Messebenen der Gesamtpumpen Zusammenfassung und Ausblick 140 ANHANG 140 A. Validierung der Turbulenzmodelle 143 A.1. Rechteckkanal mit 180 -Krümmer A.2. Asymmetrischer Diffusor B. Kennlinien und Wirkungsgrade 145 C. Strömungsprofile im Diffusor n S D. Laufradkanalaustritt n S 20 und n S E. Messebene der Pumpen n S 20 und n S E.1. Wechselwirkungen Laufradkanal-Messebene E.2. Vergleich Ensemblemittelwerte CFD/EXP n S E.3. Vergleich Ensemblemittelwerte CFD n S i

5 Literaturverzeichnis 156 ii

6 Formelverzeichnis und Abkürzungen Lateinische Buchstaben A A a Koeffizientenmatrix Flächeninhalt [A] = m 2 / Eintrag in Koeffizientenmatrix Schallgeschwindigkeit [a] = m s a Beschleunigung [ a] = m s 2 a ij b 2 Anisotropietensor Laufradaustrittsbreite [b] = m C 1 - C 7 Modellkoeffizienten LCL-Modell [58] C µ,c ɛ1,c ɛ2 Modellkoeffizienten im k-ɛ-modell [55] C µf,c p1,c p2,c p2,... Modellkoeffizienten im KC-Modell [49] C f C p C pr c c r c u c ax Wandschubspannungskoeffizient Wanddruckbeiwert Druckrückgewinnungsfaktor im Diffusor Absolutgeschwindigkeit (Vektor) [ c] = m s Radialkomponente der Absolutgeschwindigkeit Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit Axialkomponente der Absolutgeschwindigkeit c p spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck [c p ] = J kgk c v spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen [c v ] = J kgk D Durchmesser [D] = m E E F C / F D Deformationsgeschwindigkeitstensor in Symbolschreibweise Mittelpunkt des Kontrollvolumens im Osten der betrachteten Zelle konvektive / diffusive Flüsse f 1,f 2,f µ Low-Reynolds-Koeffizienten im k-ɛ-modell [58] g Ortsbeschleunigung [g] = m s 2 H H v Förderhöhe [H] = m Förderhöhenverlust [H v ] = m h Enthalpie [h] = J kgk I Einheitstensor in Symbolschreibweise iii

7 k k L M ṁ n n P P k p p 0 oder p tot Q R r r S S ij s s 0 T turbulente kinetische Energie [k] = m2 s 2 Volumenkräfte [ k] = N m 3 charakteristisches Längenmass [L] = m Moment [M] = Nm Massenstrom [ṁ] = kg s Drehzahl [n] = 1 s Normalenvektor Leistung [P ] = Nm / Mittelpunkt des Kontrollvolumens s Produktion turbulenter kinetischer Energie Statischer Druck [p] = P a Totaldruck [p 0 ] = P a Volumenstrom einer Pumpe [Q] = m3 s allgemeine Gaskonstante R = J kgk Radius [r] = m Ortsvektor im beschleunigten Bezugssystem Quelle Deformationsgeschwindigkeitstensor Axialposition im Radialdiffusor [s] = m Breite des Radialdiffusors charakteristisches Zeitmass [T ] = s T Spannungstensor in Symbolschreibweise [T] = N m 2 t Zeit [t] = s U u + charakteristisches Geschwindigkeitsmass [U] = m s dimensionslose wandtangentiale Geschwindigkeit u τ u 2 Wandschubspannungsgeschwindigkeit [u τ ] = m s Umfangsgeschwindigkeit am Laufradaustrtitt [u 2 ] = m s u, u i u i u j ρ V w, w i Geschwindigkeitsvektor allgemein [ u] = m s Reynoldsspannungstensor [u i u j ρ] = m2 s 2 Volumenstrom m3 s Relativgeschwindigkeit (Vektor) [ w] = m s Ortsvektor im Inertialsystem kg m 3 x, x i x, y, z kartesische Raumrichtungen im Inertialsystem x/h y y + z dimensionslose Lauflänge Wandnormalenrichtung dimensionsloser Wandnormalenabstand Schaufelanzahl iv

8 Griechische Buchstaben α β Γ δ ij ε ε ij ɛ ijk η Abströmwinkel / Unterrelaxationsfaktor Partitionsgrenze im KC-Modell Diffusionskoeffizient Kronecker-Delta Dissipationsrate [ɛ] = m2 s 3 Dissipationsterm in der Transportgleichung des Reynolds-Spannungs-Tensors Permutationstensor Wirkungsgrad µ molekulare oder dynamische Viskosität [µ] = kg ms ν kinematische Viskosität [ν] = m2 s ν t ρ σ k,σ ɛ σ kp,σ kt,σ ɛp,σ ɛt τ ij turbulente Wirbelviskosität [ν t ] = m2 s Dichte [ρ] = kg m 3 Modellkonstanten im k-ɛ-modell Modellkonstanten im KC-Modell Spannungstensor in Indexnotation τ W Wandschubspannung [τ W ] = N m 2 φ Φ ψ 0 ψ th ω Ω ij Ω ω red skalare Strömungsvariable oder Laufraddrehwinkel Spiralumfangswinkel Druckzahl theoretische Druckzahl turbulente Dissipationsrate oder Drehfrequenz [ω] = 1 s Rotationsgeschwindigkeitstensor Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Bezugssystems [ Ω] = 1 s reduzierte Frequenz Subskripte 1 Laufradeintritt 2 Laufradaustritt A Bilanzebene am Austritt einer Pumpe a Absolutkomponente amb Umgebung ax Axialkomponente d deterministisch E Bilanzebene am Eintritt einer Pumpe e Ostseite eines Kontrollvolumens v

9 ef f effektiv F Fluid G auf die Gesamtpumpe bezogen h / hyd hydraulisch i auf das innere der Pumpe bezogen i, j, k, l Zählindex in Eintrittsrand des CFD-Rechengebietes K Kolmogorov KL Kato-Launder La bezüglich des Laufrades M E bezüglich der Messebene max maximal mech mechanisch min minimal N Nennbetriebszustand / Knotenanzahl / Nabe out Austrittsrand des CFD-Rechengebietes P Mittelpunkt der wandnächsten Zelle p Produktionsbereich im KC-Modell r Radialkomponente ref Referenzstelle rsr Radseitenraum S Saugmund Sp bezüglich der Spirale sek sekundär t turbulent / Dissipationsbereich im KC-Modell / translatorisch th theoretisch tot / 0 Totalgröße u Umfangskomponente vol volumetrisch W Wand bei Strömungsvariable / Welle bei Moment Superskripte φ φ φ n φ m φ neu Schwankungsgröße / Korrekturgröße vorläufige Größe / Zeitgröße als Ortsgröße dargestellt Größe zum Zeitschritt n Größe zum Iterationsschritt m Größe zum neuen Iterationsschritt vi

10 Symbole φ φ φ φ / δφ D φ Dt φ t gemittelte Größe Orts- und zeitgemittelte Größe modifizierte Größe / zeitperiodische Größe Differenz Materielle Ableitung Partielle Ableitung Volumenintegral Flächenintegral dv ds Auswerteoperator Nabla-Operator Kennzahlen CF L = v t x Ma = c a Re = U L ν n S = n N Q0.5 N HN 0.75 Courant-Friedrichs-Levy-Zahl Machzahl Reynoldszahl spezifische Drehzahl [n S ] = 1 min Abkürzungen AB Turbulenzmodell nach Abid [1] AIAA American Institute of Aeronautics and Astronautics AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvorhaben ATL Abgasturbolader BEP Best Efficiency Point, optimaler Betriebspunkt einer Pumpe BP Betriebspunkt einer Pumpe CDS Central Differencing Scheme CFL Courant-Friedrichs-Levy CFD Computational Fluid Dynamics DGL Differentialgleichung DNS Direkte Numerische Simulation DS / SS Druckseite / Saugseite (des Pumpenlaufradkanals) ERCOFTAC European Research Community on Flow, Turbulence and Combustion EVM Eddy Viscosity Modell, LEVM / NLEVM Linear / Nonlinear FR Frozen Rotor FVM Finite Volumen Methode HOT Higher Order Terms vii

11 IAHR International Association of Hydraulic Research KA Laufradkanal KC mehrskaliges k-ɛ-turbulenzmodell nach Kim und Chen KV Kontrollvolumen LCL nichtlineares k-ɛ-turbulenzmodell nach Lien, Chen und Leschziner LES Large Eddy Simulation LDV Laser-Doppler-Velocimetrie LowRe / LR Low Reynolds Number LU Lower Upper ME Messebene MINMOD Diskretisierungsverfahren nach Harten [34] MP Mixing Plane MPI Message Passing Interface NS3D Navier-Stokes 3 Dimensional QUICK Quadratic Upwind Interpolation for Convective Kinematics RANS Reynolds-Averaged-Navier-Stokes RB Randbedingungen RKE Realizable-k-ɛ - Turbulenzmodell RNG Renormalization-Group - Turbulenzmodell RRF Rotating Reference Frame RSM Reynoldsspannungsmodell RSR Radseitenraum RST Reynoldsspannungstensor SM / TR Sliding-Mesh, bzw. transiente Laufrad-Spirale Kopplung SP Staupunkt der Laufradschaufel SIMPLE Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations SIP Strongly Implicit Procedure SKE Standard-k-ɛ - Turbulenzmodell SST Shear-Stress-Transport - Turbulenzmodell TFA Turbomaschinen und Fluidantriebstechnik TKE Turbulente Kinetische Energie TL / ÜL Teillast / Überlast (Betriebszustände einer Pumpe) TM Turbulenzmodell UDS Upwind Differencing Scheme URANS Unsteady Reynolds-Averaged-Navier-Stokes VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau WG Wirkungsgrad WF Wandfunktion viii

12 Abbildungsverzeichnis 2.1. Ursachen und Einteilung von Fehlern bei CFD Kopplung zwischen Laufrad und Spiralgehäuse Modellierung eines einzelnen Laufradkanals ohne Kopplung Modellierung der Laufrad-Spiralgehäuse Kopplung mit Frozen-Rotor-Methode Rechengitter n S Charakteristische Werte (links) und Richardson-Extrapolation (rechts) Energiespektrum (links) und Modellvariablen nach Kim und Chen [49] (rechts) Geschwindigkeitsverteilung in Wandnähe Entwicklungsfelder Numerik Kontrollvolumen und Notation eines dreidimensionalen kartesischen strukturierten Gitters (West, East, North, South, Bottom, Top) Schematischer Ablauf eines sequentiellen Lösungsalgorithmus Schema des Rohrkrümmers und typisches Strömungsbild Druckbeiwerte C p beim Rohrkrümmer, konvexe und konkave Seite Schubspannungskoeffizient C f beim Rohrkrümmer, konvexe und konkave Seite C µ -Faktor Kanalkrümmer Stromlinien bei Brennkammer Drallströmung Rezirkulation und Axialgeschwindigkeit bei Drallströmung C µ -Faktor Drallströmung Stromlinien beim asymmetrischen Diffusor Begrenzung des Ablösegebietes beim asymmetrischen Diffusor Koeffizienten C p und C f beim asymmetrischen Diffusor an unterer Seite Typisches Strömungsbild und Rechengitter (Jeder 5. Gitterknoten) Begrenzung des Ablösegebietes bei rückspringender Stufe Koeffizienten C p und C f bei rückspringender Stufe Rechenzeitvergleich Pumpe frei abströmend in schaufellosen Ringdiffusor (links) nach Aysheshim [3] und modelliertes Rechengebiet (rechts) Blocktopoloie n S Modellierte Diffusorbreite und zugehöriges WF-Rechengitter im Bereich Schaufelhinterkante für beide Rechengebiete ix

13 6.4. Rechengitter im Bereich Schaufelvorderkante links für Wandfunktionen, mitte und rechts für LowRe-Wandbehandlung Dimensionsloser Wandabstand y + bei Q/Q N = 1.2 mit WF (links) und LR (rechts) entlang Schaufelsehnenlänge an DS und SS Versuchspumpe n S 20: Prüfstand, 3D-CAD Modell und CFD-Domain Geometriedaten der Radialpumpe n S 20 für CFD-Modellierung Rechengitter im Bereich Spiralsporn (links), Laufradhinterkante (mitte) und Laufradvorderkante (rechts) Blocktopologie des Rechengitters der Radialpumpe n S 20 mit RSR Versuchspumpe n S 26: Prüfstand, 3D-CAD-Modell und CFD-Domain Rechengitter im Bereich Laufradvorderkante, -hinterkante und Spiralsporn Geometriedaten der Radialpumpe n S 26 für CFD-Modellierung und Einteilung der Fluid-Zonen Druckzahlen auf Gittern WF-1 und WF-3, vgl. Tab Laufradwirkungsgrade auf Gittern WF-1 und WF-3, vgl. Tab Druckzahlen auf Gittern WF-1 und LR-2 - Einfluss der Wandbehandlung Druckzahlen auf Gittern WF-3 und LR-4 - Einfluss der Wandbehandlung M i n s 28-Laufradkanal Druckrückgewinnungsfaktor C pr im Diffusor, Gitter 1/3 (Tab.6.2) Förderhöhe und inneres Moment n S 20-Pumpe, Turbulenzmodell RKE Sekundärwirkungsgrade n S 20-Pumpe, Turbulenzmodell RKE Hydraulische Wirkungsgrade n S 20-Pumpe (RKE), berechnet in ME (links) und Laufradaustritt R 2 (rechts) Innerer Wirkungsgrad n S 20-Pumpe, Vergleich SM und FR (links) und Vergleich verschiedener Berechnungsmethoden aus transienten Ergebnissen (rechts) Förderhöhe n S 20-Pumpe bei FR- und SM-Kopplung für verschiedene TM Inneres Moment n S 20-Pumpe bei FR- und SM-Kopplung für verschiedene TM Innerer Wirkungsgrad aus Moment n S 20-Pumpe, FR/SM, verschiedene TM η h aus ME-Auswertung (links) und R 2 -Auswertung (rechts) der n S 20-Pumpe bei SM-Kopplung für verschiedene TM Innerer Wirkungsgrad aus ME-Auswertung (links) und R 2 -Auswertung (rechts) der n S 20-Pumpe bei SM-Kopplung für verschiedene TM Förderhöhe und inneres Moment n s 26-Pumpe η sek n s 26-Pumpe Laufrad-Druckzahlen ψ 0 und ψ th transient n s 26-Pumpe Innere Wirkungsgrade n s 26-Pumpe Kennlinien n s 26-Pumpe, Parameter Turbulenzmodell und Kopplungsart Strömungsprofile c r /u 2, c u /u 2 und T u der n s 28-Pumpe in der Messebene Strömung um Schaufelvorderkante bei Q/Q N = 1.0 mit SKE-WF (links) und SKE-LR (mitte und rechts) Druckbeiwert C p bei Q/Q N = 1.2 entlang Schaufelsehnenlänge an DS und SS und Umströmung der Schaufelhinterkante x

14 8.4. Feld der Faktoren C µ und β bei Q/Q N = Kanalbezeichnung und Massenströme durch Laufradkanal n S 20-Pumpe Massenströme durch Laufradkanäle n S 20-Pumpe FR-Varianten n S 20-Pumpe Kanalbezeichnung und Massenströme durch Laufradkanal n S 26-Pumpe Massenströme durch Laufradkanäle n S 26-Pumpe Schwankung des Kanalmassenstroms Strömungsprofile am Laufradkanalaustritt n S 20-Pumpe, Q/Q N = Sekundärströmungen im Spiralquerschnitt der n S 20-Pumpe, Q/Q N = Sekundärströmung am Laufradkanalaustritt n S 20-Pumpe, Q/Q N = Strömungsprofile am Laufradkanalaustritt n S 26-Pumpe, Q/Q N = Sekundärströmungen im Spiralquerschnitt der n S 26-Pumpe, Q/Q N = Sekundärströmung am Laufradkanalaustritt n S 26-Pumpe, Q/Q N = Typisches Strömungsfeld am Laufradaustritt Strömungsprofile in der Messebene der n S 20-Pumpe, Q/Q N = Mittlerer statischer Druck CFD/EXP in der ME der n S 26-Pumpe Mittlere Geschwindigkeitskomponenten CFD in der ME der n S 26-Pumpe Mittlerer statischer Druck CFD/EXP in der ME der n S 20-Pumpe Geschwindigkeitskomponenten CFD in der ME der n S 20-Pumpe Querschnittsverlauf der n S 20-Spirale Wechselwirkungen der Radialkomponente CFD (n S 20, Q/Q N = 0.9) Wechselwirkungen der Umfangskomponente CFD (n S 20, Q/Q N = 0.9) Wechselwirkungen der Umfangskomponente CFD (n S 20, Q/Q N = 1.3) Geschwindigkeitsfeld CFD der n S 26-Pumpe, ortsfest Φ = 0 und zeitfest φ = Radialgeschwindigkeit CFD/EXP der n S 26-Pumpe ortsfest Φ = Vergleich CFD/EXP in der ME der n S 26-Pumpe, Q/Q N = Absolutgeschwindigkeit CFD/EXP der n S 20-Pumpe ortsfest an Φ = Vergleich CFD/EXP in der ME der n S 20-Pumpe, Q/Q N = xi

15 Tabellenverzeichnis 2.1. Einzelgitter für Gitterunabhängigkeitsstudie der Radialpumpe n S Modellkoeffizienten und Dämpfungsfunktionen von k-ɛ-modellen Modellkoeffizienten LCL-Modell Übersicht der Anwendung von Turbulenzmodellen auf Pumpentestfälle Beiträge zu Koeffizientenmatrix und Quelltermvektor Länge des Ablösegebietes beim asymmetrischen Diffusor Maschinendaten, Versuchsparameter und Meridianschnitt n S Gittergrößen Radialpumpe n S Maschinendaten und Versuchsparameter der Radialpumpe n S Gittergröße der einzelnen Fluidzonen und des gesamten FLUENT-Modells n S Aufteilung und maximale Blockgröße pro Zone der n S 20 Radialpumpe Gittergröße der einzelnen Fluidzonen und des gesamten FLUENT-Modells n S Maschinendaten und Versuchsparameter der Radialpumpe n S Einschwingweg der Kanalströmungsfelder längs Spiralumfang in Kanalumfangslängen xii

16 1 1. Einleitung 1.1. Einführung Die Strömung in Turbomaschinen ist generell durch eine hohe Komplexität gekennzeichnet. Einflüsse von Rotation, Druckgradient, Instationarität, Turbulenz, möglicher Mehrphasigkeit bei hydraulischen Maschinen sowie Instabilitäten bei extremen Lastzuständen machen eine genaue Vorhersage der Strömung zu einer sehr anspruchsvollen Aufgabe. Aus diesem Grund waren die Möglichkeiten der rechnergestützten Simulation, kurz CFD (Computational Fluid Dynamics), für Turbomaschinen schon immer sehr attraktiv. Ein immer höheres Niveau der physikalischen Modellierungsebene einhergehend mit rasant steigender Leistungsfähigkeit der Rechner und verbesserter Effizienz numerischer Methoden haben die CFD in den letzten Jahren zu einem wirtschaftlichen und dem Experiment gleichwertigen Entwicklungswerkzeug gemacht. Die Potenziale der numerischen Berechnung liegen bei hydraulischen Turbomaschinen einerseits bei der Vorhersage des Betriebsverhaltens sowie andererseits bei der Analyse innerer Strömungsvorgänge, die experimentell gar nicht oder nur sehr aufwändig zugänglich wären. Ein großer Vorteil gegenüber der Messung ist somit die gleichzeitige Verfügbarkeit des gesamten Strömungsfeldes. Weiterhin bietet sich die schnelle und kostengünstige Durchführung von Parameterstudien an, z.b. Geometrie- oder Lastvariationen. Obwohl die CFD bei Radialpumpen, hydraulischen Turboarbeitsmaschinen radialer Bauart, schon auf einem sehr hohen Entwicklungsstand angelangt ist, kann man bisher keinesfalls auf experimentelle Untersuchungen verzichten. Diese sollten zusammen mit der CFD eine optimale Kombination bei der Entwicklung darstellen. Der in diesem Zusammenhang oft genannte Numerische Prüfstand als übergeordnetes Entwicklungsziel bedarf noch einiger Entwicklungs- und vor allem Validierungsarbeit. Letztere ist als der Prozess des Nachweises der korrekten Berechnung physikalischer Zusammenhänge mit einem CFD-Code zu verstehen. Aufgrund der starken Wechselwirkungen zwischen rotierenden und stillstehenden Bauteilen einer Turbomaschine besteht größtenteils Einigkeit über die Notwendigkeit der gekoppelten Berechnung aller Bauteile. Der Einfluss des Grades der Vereinfachung bei der Modellierung dieser Kopplung auf das numerische Ergebnis ist allerdings von mehreren Faktoren abhängig, nicht zuletzt von der Bauart der Maschine. Neben diesem wird heute als wichtigster Einflussfaktor auf die Güte einer numerischen Berechnung die Modellierung der Turbulenz angesehen. In der Literatur ist kein universelles, für alle Anwendungsfälle gleichermaßen gut geeignetes Turbulenzmodell bekannt. Die korrekte Modellierung der in allen Pumpenbauteilen turbu- 1

17 1.2. STAND DES WISSENS 2 lenten Strömung ist daher ein noch ungelöstes Problem. Die somit erforderliche Validierung verfügbarer und als geeignet erscheinender Turbulenzmodelle kann anhand der Quantifizierung des Einflusses auf das Gesamtergebnis erfolgen Stand des Wissens Die Anwendung rechnergestützter numerischer Methoden ist sehr eng mit der Leistungsfähigkeit der verfügbaren Computer gekoppelt. Obwohl die mathematischen Methoden der heutigen numerischen Strömungsberechnung schon lange zuvor bekannt waren, ist der anwendungstechnische Durchbruch der CFD erst der Bereitstellung der für ein ausreichendes Niveau physikalischer Modellierung notwendigen Rechner ab Mitte der achtziger Jahre zu verdanken. Die seither stetig zunehmende Popularität lässt sich z.b. anhand einer Statistik von Ruprecht [84] an der seit 1986 stetig steigenden Anzahl der Beiträge zum IAHR-Symposium aus dem Gebiet der Numerik oder auch dem seit Beginn der neunziger Jahre stetigen Zuwachs der Kundenanzahl kommerzieller CFD-Anbieter belegen (Quelle: FLUENT Anwendertreffen 2003). Während zu Beginn der industriellen Anwendung bis gegen Ende der neunziger Jahre die Numerik-Codes fast ausschließlich auf sehr teuren Workstations zum Einsatz kommen konnten, geht die Entwicklung der letzten Jahre im Zusammenhang mit einer sehr effektiven Parallelisierung der Codes hin zu kostengünstigen, meist linuxbasierten PC-Clustern. Dies macht die Methode nicht nur schneller, sondern auch aus finanzieller Sicht attraktiver, wodurch die Weiterentwicklung sicherlich noch beschleunigt wird. Bei der Auslegung von Kreiselpumpen bedient man sich noch heute mit gutem Erfolg grundlegender, in der Fachliteratur [73],[114],[109] beschriebener theoretischer Methoden und Gestaltungsrichtlinien. Mit einer eindimensionalen Betrachtung unter Verwendung empirischer Ansätze für Verluste kann bereits das Betriebsverhalten der Maschine recht genau simuliert werden, wie z.b. von Patel [72] oder Lauer [56] umgesetzt. Mit dem Ziel der genaueren Vorhersage der dreidimensionalen Laufradströmung wurden zunächst Potenzialverfahren unter Vernachlässigung der Reibung und mit rotationsfreiem Geschwindigkeitsfeld eingesetzt. Die Theorie von Wu [121] ermöglicht die Anwendung eines quasi-3d Euler-Verfahrens, indem mehrere 2d-Stromebenen in Meridian- und Schaufelschnitt einander überlagert werden. Eine Vereinfachung dieser Methode nach Schilling [90] benutzt unter der Annahme der Rotationssymmetrie nur eine repräsentative Meridianstromfläche. Mit einem reibungsfreien 3d-Euler Verfahren kann auch die durch viskose Effekte beeinflusste Strömung in Turbomaschinen [54],[35] schon recht genau berechnet werden. Diese Methode bietet sich bereits zur Untersuchung von Stufen-Wechselwirkungen an, wie z.b. Riedel [80] bei einer Pumpe oder Fatsis et al. [23] bei einem Turboverdichter zeigen. Zur Berechnung der dreidimensionalen und reibungsbehafteten Strömung in Pumpen müssen Navier-Stokes Verfahren eingesetzt werden, die durch Erweiterung zu den Reynoldsgemittelten Navier-Stokes Gleichungen auch turbulente Effekte mit berücksichtigen können. Diese Verfahren sind heute Stand der Technik und bereits Gegenstand vielfältiger numerischer Untersuchungen. Reibungsbehaftete turbulente Laufradströmungen untersuchen z.b. Ritzinger [81] sehr detailliert oder Shuliang [98] und erhalten Erkenntnisse über Druckverteilung und 3d-Geschwindigkeitsfeld im Laufrad. Die reibungsbehaftete, rotationssymetrische Strömung nur im Radseitenraum berechnet Schenkel [88]. 2

18 1.2. STAND DES WISSENS 3 Diese Arbeiten zeigen aber auch das grundsätzliche Problem der Wahl der Randbedingungen bei der numerischen Berechnung einzelner Bauteile oder Stufen einer Turbomaschine, wodurch auch erhebliche Konvergenzproblemen auftreten können. Die gekoppelte Berechnung mehrerer oder aller Bauteile der Maschine als logische Konsequenz ermöglicht zudem erst die Berechnung von Wechselwirkungen zwischen den Bauteilen. Eine grundsätzliche Fragestellung bei der gekoppelten Berechnung ist die numerische Modellierung der Relativbewegung von Laufrad und Leiteinrichtungen. Die beiden möglichen quasi-stationären Ansätze der direkten Kopplung, kurz FR (Frozen Rotor) und der Stufenmittelung, kurz MP (Mixing Plane), die in Kapitel 2 ausführlich beschrieben werden, vernachlässigen die instationären Terme der Navier-Stokes Gleichungen, wodurch im Modell keine Relativbewegung stattfindet. Trotz dieser Vernachlässigung benutzen viele Autoren diese Ansätze, welche zunächst einen deutlichen Zeitvorteil gegenüber instationären Methoden haben. Sedlar et al. vergleichen beide Methoden bei einer Radial- [94] und einer Axialpumpe [95], Muggli et al. untersuchen eine Pumpturbine [67] und verschiedene Autoren simulieren eine Laufraddrehung durch Mittelung verschiedener einzelner Relativpositionen, z.b. v.hoyningen-huene [37] oder Chen [14]. Sekundärströmungen bei gekoppelter stationärer Berechnung untersucht Majidi [60], den Einfluss der Radseitenräume bei Optimierung des Spiralgehäuses berücksichtigt Zimnitzki [123]. Obwohl manche der aus Stufenwechselwirkungen resultierenden Effekte ausreichend genau mit den quasi-stationären Ansätzen bestimmt werden können, muss man bei genauerer Untersuchung auf die instationäre Kopplung zurückgreifen. Insbesondere die großen Trägheitskräfte in einer Kreiselpumpe machen dies erforderlich, wie Treutz [115] an einer Kunststoffpumpe mit sehr großer Spaltweite zeigt. Diese sehr anwendungsnahe Untersuchung einer n S 35-Pumpe liefert in hervorragender Weise das Betriebsverhalten der Maschine. Instationäre Wechselwirkungen in Stufen und Radseitenräumen hydraulischer Maschinen untersucht ebenfalls Fritz [26]. Sowohl Potenzial-Interaktion als auch die Effekte instationärer Nachläufe zwischen Laufrad und beschaufeltem Radialdiffusor analysiert Shi [96]. Einen Vergleich der verschiedenen Kopplungsmethoden präsentieren Dick [16] für eine Radialpumpe und Kaechele et al. [43] für eine Pumpturbine in beiden Anwendungsarten. Als zusammenfassendes Resultat zeigt sich unter den quasi-stationären Ansätzen die direkte Kopplung (FR) bei Radialmaschinen, insbesondere bei Turbinen als vorteilhaft, während die Stufenmittelung (MP) eher für Axialmaschinen geeignet ist. Dies kann aus eigenen Untersuchungen einer ATL-Turbine [30] und eines ATL-Verdichters [31] bestätigt werden, bei dem aufgrund der großen radialen Erstreckung des unbeschaufelten Diffusors aber auch die Stufenmittelung erfolgreich ist. Besonders bei Radialpumpen mit kleiner radialer Diffusorweite ist die Methode der Stufenmittelung ungeeignet. Die direkte Kopplung wird auch häufig im Zusammenhang mit einer Mittelung einzelner Resultate aus verschiedenen Relativpositionen als tauglich eingestuft, was vor dem physikalischen Hintergrund des Modells zweifelhaft erscheint. Die quasi-stationären Ansätze werden beim Vergleich mit instationärer Kopplung immer eher kritisch bewertet und letztere Methode vor dem Hintergrund der Genauigkeit deutlich bevorzugt. 3

19 1.2. STAND DES WISSENS 4 Nur sehr wenige numerische Untersuchungen an Radialpumpen beschäftigen sich mit dem Thema der Turbulenzmodellierung, obwohl diese häufig als Ursache eines nicht zufriedenstellenden Resultates genannt wird. Sämtliche oben genannten Arbeiten beschränkten sich auf ein einziges Turbulenzmodell, welches sicherlich eher nach praktikablen als physikalischtheoretischen Kriterien ausgewählt wurde. Neben dem Standard-k-ɛ-Modell finden sich nur wenige Ausnahmen, wie z.b. bei Treutz [115], der das SST-Modell (Shear Stress Transport) nach Menter [61] einsetzt und seine guten Ergebnisse bezüglich Kennlinien auch darauf zurückführt. Neben der Aussage von Ng und Tan [68], die für Turbomaschinenanwendungen zumindest Zweigleichungsmodelle empfehlen, sowie zahlreichen grundsätzlichen Bemerkungen zur theoretischen Vorhersagefähigkeit von Turbulenzmodellen, findet sich in der Literatur noch die Untersuchung von Ojala et al. [69], in welcher der Einfluss der Berücksichtigung von Rotationseffekten im Turbulenzmodell durch drei mögliche Varianten beschrieben wird. Diese drei Modellvarianten liefern allerdings nur unwesentliche Unterschiede bezüglich Förderhöhe und Geschwindigkeitsprofilen, deutliche Abweichungen aber bei der turbulenten Viskosität. Ausführliche Gegenüberstellungen der Ergebnisse verschiedener Turbulenzmodelle am realen Anwendungsfall Radialpumpe sind in der Literatur nicht zu finden. Die grundsätzliche Problematik und Herausforderung der Validierung von Turbulenzmodellen bei Pumpen läßt sich wie folgt zusammenfassen: Turbulenzmodellierung wird allgemein als Hauptursache eingeschränkter Voraussagefähigkeit numerischer Methoden bei Turbomaschinen angesehen. Einfache Turbulenzmodelle (TM) liefern bereits brauchbare Ergebnisse. Theoretisch besser geeignete Modelle liefern nicht zwangsläufig bessere Ergebnisse. Es gibt wenige Aussagen, welches TM für Pumpen bezüglich Ergebnis, Konvergenz, Schnelligkeit, Handhabbarkeit, etc., das am besten geeignete ist. Es besteht noch deutlicher Validierungsbedarf, beispielsweise auch bezüglich des Zusammenhangs zwischen TM, Wandbehandlung und berechneten Verlusten. Einen guten Überblick vorhandener Arbeiten zu dieser Thematik gibt Casey [11]. Ein zusätzliches Problem stellt die Abhängigkeit vom verwendeten Code dar. Iaccarino [39] demonstriert dies mit der Berechnung eines 2d-achsensymmetrischen Diffusors mit drei unterschiedlichen kommerziellen CFD-Programmen. Trotz identischer Berechnungsparameter erhält er mit gleichem TM (k-ɛ-modell mit Launder-Sharma Erweiterung) unterschiedliche Ergebnisse, was auf unterschiedliche Implementierung des Modells oder der Diskretisierungsverfahren hinweist. Ein Turbulenzmodell-Vergleich mit unterschiedlichen CFD-Codes ist demnach ebenfalls problematisch. Während der starke Einfluss der Turbulenzmodellierung bei axialen Turbomaschinen mit vergleichsweise kleinem Druckgradienten schon lange Gegenstand der Forschung ist, da hier die korrekte Vorhersage der sehr stark vom TM abhängigen Transitionslage und -länge ein wichtiges Thema ist, gibt es bei radialen Turbomaschinen erst wenige Erkenntnisse auf diesem Gebiet. Aussagen zum Stand der Technik der Turbulenzmodellvalidierung an radialen Turbomaschinen lassen sich wie folgt zusammenfassen: 4

20 1.3. ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE 5 Viele der wichtigen Effekte sind nicht viskoser Natur, daher liefern Euler-Methoden auch gute Ergebnisse und die Notwendigkeit der TM-Validierung besteht nicht in gleicher Art wie bei Axialmaschinen. Statistische Zweigleichungsmodelle mit Wandfunktionen werden überwiegend eingesetzt. Es gibt bislang keine Validierung nichtlinearer k-ɛ-basierter Modelle. In der Literatur sind keine Anwendungen von LowRe Modellen bei Pumpen zur Auflösung der Wandgrenzschicht bekannt. Der Einfluss von Modifikationen k-ɛ-basierter Modelle zur Berücksichtigung von Rotationseinfluss auf das Betriebsverhalten ist gering [69]. Es gibt keine Aussagen über die Problematik der deterministischen Instationarität bei Reynoldsmittelung. Neben den statistischen Turbulenzmodellen gibt es bislang keine Literaturhinweise auf Anwendung höherwertiger Modellierungen wie Grobstruktursimulation (Large Eddy Simulation) oder Direkte numerische Simulation bei Pumpen. In der vorliegenden Arbeit kommen ausschließlich die auf absehbare Zeit für den industriellen Einsatz interessanten statistischen Turbulenzmodelle zum Einsatz Zielsetzung und Vorgehensweise Wie oben genannt sind zwei der wichtigsten Einflussfaktoren bei der numerischen Berechnung radialer Turbomaschinen erstens die Art der Laufrad-Spirale Kopplung und zweitens die Turbulenzmodellierung. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zum besseren Verständnis der relativen Wichtigkeit beider Einflüsse liefern. Dies soll durch einen qualitativen sowie insbesondere auch quantitativen Vergleich der mit unterschiedlichen Ansätzen bzw. Modellen berechneten Ergebnisse erreicht werden. Die Validierung erfolgt hierbei nicht nur im direkten Vergleich numerischer Ergebnisse, sondern auch mit experimentellen Daten, die für alle berechneten Maschinen in unterschiedlicher Form vorliegen. Die Vorhersagefähigkeit der Kopplungsarten wird anhand des berechneten Betriebsverhaltens und der Laufrad-Spirale Wechselwirkungen bewertet. Turbulenzmodelle werden vor allem anhand der berechneten Kennlinien und Geschwindigkeitsverteilungen verglichen. Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Arbeit sind die Möglichkeiten der Darstellung von Wechselwirkungen relativ zueinander bewegter Bauteile. Die dynamischen Wechselwirkungen werden ebenso dargestellt wie zeitgemittelte Verteilungen von Strömungsgrößen. Im direkten Vergleich mit Messungen zeigen sich hier in besonders beeindruckender Art und Weise, wie die Möglichkeiten der CFD zum besseren Verständnis der Strömungsvorgänge im Inneren der Maschine beitragen können. 5

Rüdiger Schwarze. CFD-Modellierung. Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen

Rüdiger Schwarze. CFD-Modellierung. Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen CFD-Modellierung Rüdiger Schwarze CFD-Modellierung Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen Rüdiger Schwarze Technische Universität Bergakademie Freiberg Freiberg Deutschland Zusätzliches Material

Mehr

Untersuchungen zum korrelationsbasierten Transitionsmodell in ANSYS CFD

Untersuchungen zum korrelationsbasierten Transitionsmodell in ANSYS CFD Masterarbeit Studiendepartment Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau Untersuchungen zum korrelationsbasierten Transitionsmodell in ANSYS CFD Michael Fehrs 04. Oktober 2011 VI Inhaltsverzeichnis Kurzreferat Aufgabenstellung

Mehr

4 Netzgenerierung. strukturierter Code. unstrukturierter Code

4 Netzgenerierung. strukturierter Code. unstrukturierter Code 38 4 Netzgenerierung Die Grundlage für jede numerische Strömungsberechnung ist die geometrische Diskretisierung des Problemgebietes. Das Rechennetz beeinflußt neben der Turbulenzmodellierung und der Genauigkeit

Mehr

CFD-Simulation von Störkörpern

CFD-Simulation von Störkörpern CFD-Simulation von Störkörpern Arbeitsgruppe 7.52 Neue Verfahren der Wärmemengenmessung Fachgebiet Fluidsystemdynamik - Strömungstechnik in Maschinen und Anlagen Vor-Ort-Kalibrierung von Durchflussmessgeräten

Mehr

Discontinuous Galerkin Verfahren in der CFD

Discontinuous Galerkin Verfahren in der CFD Discontinuous Galerkin Verfahren in der CFD Dr. Manuel Keßler Universität Stuttgart Status Quo - Aerodynamik Verfahren Finite Volumen Codes 2. Ordnung im Raum Zeitintegration 1.-4. Ordnung (Runge-Kutta

Mehr

Dipl.-Ing. Robert Basile und Prof. Dr.-Ing. Thomas Carolus Institut für Fluid- und Thermodynamik Universität Siegen D-57068 Siegen

Dipl.-Ing. Robert Basile und Prof. Dr.-Ing. Thomas Carolus Institut für Fluid- und Thermodynamik Universität Siegen D-57068 Siegen Einfluss von Zwischenschaufel auf die aerodynamischen Eigenschaften von Radialventilatoren - Vergleich verschiedener numerischer Stromfeldberechnungsverfahren Dipl.-Ing. Robert Basile und Prof. Dr.-Ing.

Mehr

Vergleich und Adaption verschiedener Modellierungskonzepte zur numerischen Simulation von Wärmeübergangsphänomenen bei Motorbauteilen

Vergleich und Adaption verschiedener Modellierungskonzepte zur numerischen Simulation von Wärmeübergangsphänomenen bei Motorbauteilen Vergleich und Adaption verschiedener Modellierungskonzepte zur numerischen Simulation von Wärmeübergangsphänomenen bei Motorbauteilen DIPLOMARBEIT zur Erlangung des akademischen Grades DIPLOMINGENIEUR

Mehr

Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo

Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo Dipl.-Ing. (FH) Peter Thiel Dr.-Ing. Thomas Hildebrandt NUMECA Ingenieurbüro NUMECA, a New Wave in Fluid Dynamics Überblick 1. Motivation: Warum non-deterministische

Mehr

Diskussion zu den Möglichkeiten hydroakustischer Anwendung aeroakustischer Verfahren

Diskussion zu den Möglichkeiten hydroakustischer Anwendung aeroakustischer Verfahren Diskussion zu den Möglichkeiten hydroakustischer Anwendung aeroakustischer Verfahren Iris Pantle FG Strömungsmaschinen Uni Karlsruhe Hydroakustische Anwendung aeroakustischer Verfahren Agenda : Ziel Methoden

Mehr

Abb. 1 Akustikprüfstand, gemessene Geschwindigkeitsprofile hinter der Mehrlochblende (links); Spektrogramm der Mehrlochblende (rechts)

Abb. 1 Akustikprüfstand, gemessene Geschwindigkeitsprofile hinter der Mehrlochblende (links); Spektrogramm der Mehrlochblende (rechts) IGF-Vorhaben Nr. 17261 N/1 Numerische Berechnung des durch Turbulenz erzeugten Innenschalldruckpegels von Industriearmaturen auf der Basis von stationären Strömungsberechnungen (CFD) Die Vorhersage der

Mehr

Die Hersteller bieten in ihren Programmen entsprechende Radialventilatoren

Die Hersteller bieten in ihren Programmen entsprechende Radialventilatoren Markus Lobmaier Reinhard Willinger Der vorliegende Beitrag beschreibt die Anwendung des kommerziellen Programmpaketes FLUENT 6.1 zur Simulation der Strömung in einem Radialventilator mit hoher spezifischer

Mehr

Auslegung, Entwurf, Nachrechnung und Optimierung einer Hochdruck-Turboverdichterstufe

Auslegung, Entwurf, Nachrechnung und Optimierung einer Hochdruck-Turboverdichterstufe Auslegung, Entwurf, Nachrechnung und Optimierung einer Hochdruck-Turboverdichterstufe Alexander Fischer, Marius Korfanty, Ralph-Peter Müller CFturbo Software & Engineering GmbH, München Johannes Strobel

Mehr

Thomas Höhne. Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren. Vergleich von Kuhlmittelströmung und -vermischung in einem skalierten Modell des

Thomas Höhne. Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren. Vergleich von Kuhlmittelströmung und -vermischung in einem skalierten Modell des FZRm21O Februar 1998 Thomas Höhne Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren Vergleich von Kuhlmittelströmung und -vermischung in einem skalierten Modell des D WR Konvoi mit den Vorgängen im Originalreaktor

Mehr

FB IV Mathematik Universität Trier. Präsentation von Nadja Wecker

FB IV Mathematik Universität Trier. Präsentation von Nadja Wecker FB IV Mathematik Universität Trier Präsentation von Nadja Wecker 1) Einführung Beispiele 2) Mathematische Darstellung 3) Numerischer Fluss für Diffusionsgleichung 4) Konvergenz 5) CFL-Bedingung 6) Zusammenfassung

Mehr

CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin

CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin Anwendungsbeispiele Simulation Strömungsberechnung eines Turboverdichters CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin CFX Berlin Software GmbH Tel.: +49 30 293 811 30 E-Mail: info@cfx-berlin.de

Mehr

Strömungsoptimierung von Feuerräumen mittels Experiment und Computational Fluid Dynamics (CFD)

Strömungsoptimierung von Feuerräumen mittels Experiment und Computational Fluid Dynamics (CFD) Zur Anzeige wird der QuickTime Dekompressor TIFF (LZW) benötigt. Strömungsoptimierung von Feuerräumen mittels Experiment und Computational Fluid Dynamics (CFD) Marc-André Baillifard Thomas Nussbaumer Hochschule

Mehr

CFD = Colorfull Fan Design

CFD = Colorfull Fan Design CFD = Colorfull Fan Design Ein kritischer Blick auf die Möglichkeiten von CFD in der Entwicklung von Ventilatoren Dr. Ing. Roy Mayer, FlowMotion, Delft (NL) Kurzfassung: Seit den letzten Jahren spielen

Mehr

Simulation von CO 2 -Schneestrahldüsen

Simulation von CO 2 -Schneestrahldüsen Simulation von CO 2 -Schneestrahldüsen Clemens Buske Dr. Volker Kassera CFD Consultants GmbH Sprollstraße 10/1 D-72108 Rottenburg Tel.: 07472 988688-18 www.cfdconsultants.de - Folie 1 / 33 - Überblick

Mehr

CFD - Lösungen für die Rührtechnik

CFD - Lösungen für die Rührtechnik CFD - Lösungen für die Rührtechnik Nicole Rohn EKATO RMT Schopfheim - Deutschland Wandel der CFD-Anwendung Anwendungsbeispiele Beispiel 1: Standardauswertung am Beispiel des Paravisc Beispiel 2: Entwicklung

Mehr

3D- Strömungsberechnungen zur aerodynamischen Optimierung von Hochleistungsgebläsen

3D- Strömungsberechnungen zur aerodynamischen Optimierung von Hochleistungsgebläsen optimale Konfigurationen der Gebläse gefunden werden und experimentelle Untersuchungen auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Darüber hinaus erlaubt diese Methode ein umfassenderes Verständnis der Strömungsphänomene

Mehr

Angewandte Strömungssimulation

Angewandte Strömungssimulation Angewandte Strömungssimulation 2. Vorlesung Stefan Hickel Numerische Strömungsberechnung CFD vereinfacht das Design: einfache aber langwierige Experimente können ersetzt werden es können Lösungen zu Problemen

Mehr

Simerics. Unternehmen. Über uns. info@simerics.de. Telefon +49 7472 96946-25. www.simerics.de

Simerics. Unternehmen. Über uns. info@simerics.de. Telefon +49 7472 96946-25. www.simerics.de Simerics Über uns Unternehmen Die Simerics GmbH ist ein Joint Venture der Partnergesellschaften Simerics Inc. (USA) und der CFD Consultants GmbH (Deutschland). Die Gründung erfolgte 2014 mit dem Ziel die

Mehr

Seite 1 von 2. Teil Theorie Praxis S Punkte 80+25 120+73 200+98 erreicht

Seite 1 von 2. Teil Theorie Praxis S Punkte 80+25 120+73 200+98 erreicht Seite 1 von 2 Ostfalia Hochschule Fakultät Elektrotechnik Wolfenbüttel Prof. Dr.-Ing. T. Harriehausen Bearbeitungszeit: Theoretischer Teil: 60 Minuten Praktischer Teil: 60 Minuten Klausur FEM für elektromagnetische

Mehr

Auslegung, Entwurf und Nachrechnung von Hochleistungs-Kreiselpumpen mittels CFturbo und Ansys CFX

Auslegung, Entwurf und Nachrechnung von Hochleistungs-Kreiselpumpen mittels CFturbo und Ansys CFX 8. CFD Seminar Power Generation Auslegung, Entwurf und Nachrechnung von Hochleistungs-Kreiselpumpen mittels CFturbo und Ansys CFX Dr.-Ing. Oliver Velde CFturbo Software & Engineering GmbH Inhalt Intro

Mehr

Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung

Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung Hintergrund Bei komplexen Baugruppen ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Tolerierung der einzelnen

Mehr

3 Numerisches Lösungsverfahren

3 Numerisches Lösungsverfahren 27 3 Numerisches Lösungsverfahren In Kapitel 2 wurde gezeigt, daß die meisten Strömungsphänomene mit einem System aus partiellen Differentialgleichungen beschrieben werden können.diese müssen jedoch bis

Mehr

Simulation und Optimierung des Einströmbereiches einer künstlichen Leber mittels CFD

Simulation und Optimierung des Einströmbereiches einer künstlichen Leber mittels CFD Simulation und Optimierung des Einströmbereiches einer künstlichen Leber mittels CFD Das Leberunterstützungssystem Gebhard Schmidt, Hans Jörg Clemen Hans-Dieter Kleinschrodt, TFH Berlin Blutplasma Separator

Mehr

Kopplung von CFD und Populationsbilanz zur Simulation der Tropfengrößenverteilung in gerührten Systemen

Kopplung von CFD und Populationsbilanz zur Simulation der Tropfengrößenverteilung in gerührten Systemen Kopplung von CFD und Populationsbilanz zur Simulation der Tropfengrößenverteilung in gerührten Systemen A.Walle 1,J. Heiland 2,M. Schäfer 1,V.Mehrmann 2 1 TUDarmstadt, Fachgebietfür Numerische Berechnungsverfahren

Mehr

Vergleich der Anwendbarkeit verschiedener CFD Modelle zur Simulation von Brandereignissen Abgrenzung der Anwendungsgebiete von FDS gegenüber CFX

Vergleich der Anwendbarkeit verschiedener CFD Modelle zur Simulation von Brandereignissen Abgrenzung der Anwendungsgebiete von FDS gegenüber CFX Vergleich der Anwendbarkeit verschiedener CFD Modelle zur Simulation von Brandereignissen Abgrenzung der Anwendungsgebiete von FDS gegenüber CFX Wissenschaftliche Arbeit zur Erlangung des Grades Master

Mehr

CFD, Simulation von Strömungen (3D, instationär)

CFD, Simulation von Strömungen (3D, instationär) Inhaltsverzeichnis 1. Zusammenfassung...2 2. Einleitung...2 3. Ziele des Projektes...4 4. Modellbildung...5 5. Ergebnisse...5 6. Kritische Betrachtung der Ergebnisse des Projektes...7 7. Ausblick...8 8.

Mehr

Laserschneiddüsen. CFD-Simulation der Wechselwirkung zwischen einer supersonischen Düsenströmung und einem festen Werkstück

Laserschneiddüsen. CFD-Simulation der Wechselwirkung zwischen einer supersonischen Düsenströmung und einem festen Werkstück Laserschneiddüsen CFD-Simulation der Wechselwirkung zwischen einer supersonischen Düsenströmung und einem festen Werkstück Herr J. A. Comps Herr Dr. M. Arnal Herr Prof. Dr. K. Heiniger Frau Dr. I. Dohnke

Mehr

Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die Modellierung und Optimierung fortschrittlicher Energieumwandlungsprozesse

Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die Modellierung und Optimierung fortschrittlicher Energieumwandlungsprozesse Hochschule Zittau/Görlitz, Fakultät Maschinenwesen, Fachgebiet Technische Thermodynamik M. Kunick, H. J. Kretzschmar, U. Gampe Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die

Mehr

Numerische Fluidmechanik

Numerische Fluidmechanik Numerische Fluidmechanik Vorlesungsumdruck 1 mit Übersichten und ausgewählten Vorlesungsfolien sowie Übungsaufgaben und kompakter Einführung in die CFD Inhaltsverzeichnis Übersichten... 1 Inhaltsübersicht

Mehr

Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo

Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo Non-Deterministische CFD Simulationen in FINE /Turbo Dipl.-Ing. (FH) Peter Thiel Dr.-Ing. Thomas Hildebrandt NUMECA Ingenieurbüro ro NUMECA, a New Wave in Fluid Dynamics Überblick 1. Motivation: Warum

Mehr

Optimierung eines Radialventilators mit optislang und ANSYS CFD

Optimierung eines Radialventilators mit optislang und ANSYS CFD Optimierung eines Radialventilators mit optislang und ANSYS CFD Uwe Salecker CFX Berlin Software GmbH Uwe.Salecker@CFX-Berlin.de Simon Joßberger Lehrstuhl für Flugantriebe TU München Auslegung Förderaufgabe

Mehr

Grenzen verschieben. Turbinensimulation für Turbolader der nächsten Generation

Grenzen verschieben. Turbinensimulation für Turbolader der nächsten Generation Grenzen verschieben Turbinensimulation für Turbolader der nächsten Generation KWOK-KAI SO, BENT PHILLIPSEN, MAGNUS FISCHER Die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) ist ein unverzichtbares

Mehr

Wasseroberfläche von Wasserwellen. Particle Hydrodynamics (SPH)

Wasseroberfläche von Wasserwellen. Particle Hydrodynamics (SPH) 07. Februar 2008 Die Beschreibung der freien Wasseroberfläche von Wasserwellen mit der Methode der Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Anwendungen und erste Erfahrungen mit dem Programmpaket Dipl.-Ing.

Mehr

Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern

Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern Dipl.-Ing. Melanie Grote 1, Dr.-Ing. Klaus Lucka 1, Prof. Dr.-Ing. Heinrich Köhne 1, Dipl.-Ing. Günther Eberspach 2, Dr.-rer. nat. Bruno Lindl

Mehr

Protokoll 1. 1. Frage (Aufgabentyp 1 Allgemeine Frage):

Protokoll 1. 1. Frage (Aufgabentyp 1 Allgemeine Frage): Protokoll 1 a) Beschreiben Sie den allgemeinen Ablauf einer Simulationsaufgabe! b) Wie implementieren Sie eine Einlass- Randbedingung (Ohne Turbulenz!) in OpenFOAM? Geben Sie eine typische Wahl für U und

Mehr

3D STRÖMUNGSVISUALISIERUNG AN EINEM SIROCCO VENTILATOR MIT HILFE VON PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY UND NUMERISCHER SIMULATION

3D STRÖMUNGSVISUALISIERUNG AN EINEM SIROCCO VENTILATOR MIT HILFE VON PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY UND NUMERISCHER SIMULATION Fachtagung Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik 6. 8. September 2011, Ilmenau 3D STRÖMUNGSVISUALISIERUNG AN EINEM SIROCCO VENTILATOR MIT HILFE VON PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY UND NUMERISCHER SIMULATION

Mehr

CFD-Simulation von Tonal- und Breitbandlärm als Folge u.a. von Schaufelschwingungen in Triebwerken

CFD-Simulation von Tonal- und Breitbandlärm als Folge u.a. von Schaufelschwingungen in Triebwerken www.dlr.de Folie 1 CFD-Simulation von Tonal- und Breitbandlärm als Folge u.a. von Schaufelschwingungen in Triebwerken Simulation von Vibration und Schall im Verkehrswesen Graham Ashcroft Numerische Methoden

Mehr

Untersuchung der Strömungsablösung in dreidimensionalen, runden Diffusoren mit Hilfe numerischer Strömungssimulation

Untersuchung der Strömungsablösung in dreidimensionalen, runden Diffusoren mit Hilfe numerischer Strömungssimulation Untersuchung der Strömungsablösung in dreidimensionalen, runden Diffusoren mit Hilfe numerischer Strömungssimulation Dipl. Ing. Dr. Michael Harasek und Christian Jordan Institut für Verfahrens-, Brennstoff-

Mehr

Befragung und empirische Einschätzung der Praxisrelevanz

Befragung und empirische Einschätzung der Praxisrelevanz Befragung und empirische Einschätzung der Praxisrelevanz eines Vorgehensmodells zur Auswahl von CRM-Systemen D I P L O M A R B E I T zur Erlangung des Grades eines Diplom-Ökonomen der Wirtschaftswissenschaftlichen

Mehr

CFD * in der Gebäudetechnik

CFD * in der Gebäudetechnik CFD * in der Gebäudetechnik * CFD = Computational Fluid Dynamics Innenraumströmung Systemoptimierung Weitwurfdüsen Anordnung von Weitwurfdüsen in einer Mehrzweckhalle Reinraumtechnik Schadstoffausbreitung

Mehr

Kapitel 1. Einführung. 1.1 Vorbemerkungen

Kapitel 1. Einführung. 1.1 Vorbemerkungen 1 Kapitel 1 Einführung 1.1 Vorbemerkungen In Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik spielen Transport- und Austauschprozesse eine grosse Rolle. Sie erscheinen in einer unüberschaubaren Vielfalt:

Mehr

Verbesserung der Langsamflugeigenschaften des Doppeldeckers FK-12 Comet mit Hilfe von Strömungssimulationen

Verbesserung der Langsamflugeigenschaften des Doppeldeckers FK-12 Comet mit Hilfe von Strömungssimulationen Verbesserung der Langsamflugeigenschaften des Doppeldeckers FK-12 Comet mit Hilfe von Strömungssimulationen Tim Federer, Peter Funk, Michael Schreiner, Christoph Würsch, Ramon Zoller Institut für Computational

Mehr

Projekt: Business Development für FZ Jülich Implementierung zusätzlicher physikalischer Modelle in CFX-5

Projekt: Business Development für FZ Jülich Implementierung zusätzlicher physikalischer Modelle in CFX-5 AEA Technology GmbH Staudenfeldweg 12, 83624 Otterfing Proekt: Business Development für FZ Jülich Implementierung zusätzlicher physikalischer Modelle in CFX-5 Zwischenbericht März 2001 Version: FZJ-SEM2-Report-1.0

Mehr

Ermittlung der zulässigen Verlustleistung

Ermittlung der zulässigen Verlustleistung Ermittlung der zulässigen Verlustleistung Thema für Bachelor- oder Masterarbeit Aufgabenstellung Die R. Stahl Schaltgeräte GmbH ist ein führender Anbieter von Produkten, Systemen und Dienstleistungen für

Mehr

9.Vorlesung EP WS2009/10

9.Vorlesung EP WS2009/10 9.Vorlesung EP WS2009/10 I. Mechanik 5. Mechanische Eigenschaften von Stoffen a) Deformation von Festkörpern b) Hydrostatik, Aerostatik c) Oberflächenspannung und Kapillarität 6. Hydro- und Aerodynamik

Mehr

SolidWorks Flow Simulation Kursleiterhandbuch. Präsentator Datum

SolidWorks Flow Simulation Kursleiterhandbuch. Präsentator Datum SolidWorks Flow Simulation Kursleiterhandbuch Präsentator Datum 1 Was ist SolidWorks Flow Simulation? SolidWorks Flow Simulation ist ein Programm zur Fluidströmungsund Wärmeübertragungsanalyse, das nahtlos

Mehr

Interesse an numerischer Simulation für Vorgänge in Wärme- bzw. Kältespeichern

Interesse an numerischer Simulation für Vorgänge in Wärme- bzw. Kältespeichern Interesse an numerischer Simulation für Vorgänge in Wärme- bzw. Kältespeichern Thorsten Urbaneck, Bernd Platzer, Rolf Lohse Fakultät für Maschinenbau Professur Technische Thermodynamik 1 Quelle: Solvis

Mehr

Simulation der Pendelrampe des Scherlibaches. 1 Einführung in Computed Fluid Dynamics (CFD)

Simulation der Pendelrampe des Scherlibaches. 1 Einführung in Computed Fluid Dynamics (CFD) Simulation der Pendelrampe des Scherlibaches Lukas Moser: ProcEng Moser GmbH 1 Einführung in Computed Fluid Dynamics (CFD) 1.1 Grundlagen der numerischen Strömungssimulation CFD steht für computed fluid

Mehr

Untersuchung der DurchstrÄmung eines Radialventilators mit nicht rotationssymmetrischen Laufrad

Untersuchung der DurchstrÄmung eines Radialventilators mit nicht rotationssymmetrischen Laufrad Untersuchung der DurchstrÄmung eines Radialventilators mit nicht rotationssymmetrischen Laufrad Albert Jeckel, Alexander Fischer, Ludwig Berger CFD Schuck Ingenieurgesellschaft mbh, D-89518 Heidenheim

Mehr

Angewandte Strömungssimulation

Angewandte Strömungssimulation Angewandte Strömungssimulation 1. Vorlesung Stefan Hickel Was diese Veranstaltung nicht beinhaltet kein Kurs über die zugrundeliegende Kontinuumsmechanik Ø Fluidmechanik, keine tiefgreifende Behandlung

Mehr

FH D. Praktikum Strömungstechnik II - CFD. Sommersemester 2013. 3. Aufgabe:

FH D. Praktikum Strömungstechnik II - CFD. Sommersemester 2013. 3. Aufgabe: FH D Fachhochschule Düsseldorf Praktikum Strömungstechnik II Sommersemester 2013 3. Aufgabe: Durchführung einer numerischen Strömungsberechnung (CFD) anhand eines 90 -Kreisrohrkrümmers Prof. Dr.-Ing. Frank

Mehr

A Vortex Particle Method for Smoke, Fire, and Explosions

A Vortex Particle Method for Smoke, Fire, and Explosions Hauptseminar WS 05/06 Graphische Datenverarbeitung A Vortex Particle Method for Smoke, Fire, and Explosions ( Ein Wirbel-Partikel Ansatz für Rauch, Feuer und Explosionen ) Martin Petrasch Inhalt 1. Überblick

Mehr

Experimentelle und numerische Untersuchung zum Einfluss von Einbaubedingungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen

Experimentelle und numerische Untersuchung zum Einfluss von Einbaubedingungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen Experimentelle und numerische Untersuchung zum Einfluss von Einbaubedingungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen Vom Fachbereich Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt

Mehr

Computational Fluid Dynamics - CFD Overview

Computational Fluid Dynamics - CFD Overview Computational Fluid Dynamics - CFD Overview Claus-Dieter Munz Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik Pfaffenwaldring 21, 70550 Stuttgart Tel. +49-711/685-63401 (Sekr.) Fax +49-711/685-63438

Mehr

Visuelle Darstellungen

Visuelle Darstellungen 1 Visuelle Darstellungen Vom CFD-Modell zur Streamline-Dartstellung Ein Vortrag im Rahmen des Seminars Hydrodynamik des Blutes TU Dortmund Fakultät Physik 2 Inhalt Was sind Visuelle Darstellungen? Erstellung

Mehr

CFD Modellierung von Verbrennung und Strahlungswärmeübergang in stationären Flammen

CFD Modellierung von Verbrennung und Strahlungswärmeübergang in stationären Flammen 14. DVV Kolloquium Kleinindustrielle Feuerungsanlagen: Aktueller Stand und Zukünftige Herausforderungen CFD Modellierung von Verbrennung und Strahlungswärmeübergang in stationären Flammen R. Tatschl,,

Mehr

TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN DIPLOMARBEIT. Messtechnische Untersuchungen an radialen Kreiselpumpenlaufrädern mit niedriger spezifischer Drehzahl

TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN DIPLOMARBEIT. Messtechnische Untersuchungen an radialen Kreiselpumpenlaufrädern mit niedriger spezifischer Drehzahl TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN DIPLOMARBEIT Messtechnische Untersuchungen an radialen Kreiselpumpenlaufrädern mit niedriger spezifischer Drehzahl ausgeführt zum Zwecke der Erlangung des akademischen Grades

Mehr

Neuartige Verfahren zur Bestimmung von Modellparametern für die CFD-Simulation partikelbehafteter Strömungen

Neuartige Verfahren zur Bestimmung von Modellparametern für die CFD-Simulation partikelbehafteter Strömungen Neuartige Verfahren zur Bestimmung von Modellparametern für die CFD-Simulation partikelbehafteter Strömungen Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt der

Mehr

Computer Vision: Optische Flüsse

Computer Vision: Optische Flüsse Computer Vision: Optische Flüsse D. Schlesinger TUD/INF/KI/IS Bewegungsanalyse Optischer Fluss Lokale Verfahren (Lukas-Kanade) Globale Verfahren (Horn-Schunck) (+ kontinuierliche Ansätze: mathematische

Mehr

Grundlagen der Elektro-Proportionaltechnik

Grundlagen der Elektro-Proportionaltechnik Grundlagen der Elektro-Proportionaltechnik Totband Ventilverstärkung Hysterese Linearität Wiederholbarkeit Auflösung Sprungantwort Frequenzantwort - Bode Analyse Der Arbeitsbereich, in dem innerhalb von

Mehr

Herzlich willkommen. Entwicklung und Strömungssimulation an einem Sicherheitsteil eines Wasserkraftwerks

Herzlich willkommen. Entwicklung und Strömungssimulation an einem Sicherheitsteil eines Wasserkraftwerks 4. VPE Swiss Symposium für virtuelle Produktenwicklung Herzlich willkommen Entwicklung und Strömungssimulation an einem Sicherheitsteil eines Wasserkraftwerks Referent: MSc. FHO Alexander Gilgen Institutsleiter:

Mehr

Multiple-Choice Test. Alle Fragen können mit Hilfe der Versuchsanleitung richtig gelöst werden.

Multiple-Choice Test. Alle Fragen können mit Hilfe der Versuchsanleitung richtig gelöst werden. PCG-Grundpraktikum Versuch 8- Reale Gas Multiple-Choice Test Zu jedem Versuch im PCG wird ein Vorgespräch durchgeführt. Für den Versuch Reale Gas wird dieses Vorgespräch durch einen Multiple-Choice Test

Mehr

Strömungssimulation mit CFD-Programmen Flow simulations with CFD codes

Strömungssimulation mit CFD-Programmen Flow simulations with CFD codes Strömungssimulation (CFD) Strömungssimulation mit CFD-Programmen Flow simulations with CFD codes Prof. Dr.-Ing. H. Frick, Fachbereich Maschinenbau Zusammenfassung Das Forschungsvorhaben "Strömungssimulation

Mehr

Untersuchungen zur Lagestabilität von Ufersicherungen an Seeschifffahrtsstraßen

Untersuchungen zur Lagestabilität von Ufersicherungen an Seeschifffahrtsstraßen an Seeschifffahrtsstraßen BAW-Kolloquium 21.09.2012, Dienststelle Hamburg www.baw.de Bundesanstalt für Wasserbau, Referat K1 Dipl.-Ing. Livia Mittelbach Gliederung Motivation FuE-Projekt Naturmessungen

Mehr

Simulation einer Außenzahnradpumpe mit TwinMesh und ANSYS CFX

Simulation einer Außenzahnradpumpe mit TwinMesh und ANSYS CFX 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 Inhalt Einführung in die

Mehr

Technische Universität München Institut für Energietechnik MW7. Lehrstuhl für Fluidmechanik. Entwurf von Beschaufelungen. hydraulischer Maschinen

Technische Universität München Institut für Energietechnik MW7. Lehrstuhl für Fluidmechanik. Entwurf von Beschaufelungen. hydraulischer Maschinen Technische Universität München Institut für Energietechnik MW7 Lehrstuhl für Fluidmechanik Entwurf von Beschaufelungen hydraulischer Maschinen mit Hilfe neuronaler Netze Stefan Krämer München, Februar

Mehr

WÄRMEÜBERTRAGUNG. Grundbegriffe, Einheiten, Kermgr8ßen. da ( 1)

WÄRMEÜBERTRAGUNG. Grundbegriffe, Einheiten, Kermgr8ßen. da ( 1) OK 536.:003.6 STAi... DATIDSTELLE GRUNDBEGRIFFE.. Wärmeleitung WÄRMEÜBERTRAGUNG Weimar Grundbegriffe, Einheiten, Kermgr8ßen März 963 t&l 0-34 Gruppe 034 Verbind.lieh ab.0.963... Die Wärmeleitfähigkeit

Mehr

Vergleich verschiedener Verbrennungsmodelle für die vorgemischte turbulente Verbrennung im Hinblick auf die motorische Anwendung

Vergleich verschiedener Verbrennungsmodelle für die vorgemischte turbulente Verbrennung im Hinblick auf die motorische Anwendung Vergleich verschiedener Verbrennungsmodelle für die vorgemischte turbulente Verbrennung im Hinblick auf die motorische Anwendung A. Brandl, M. Pfitzner, E.Tangermann, B.Durst, W. Kern 1 Übersicht: Einführung

Mehr

WÄRMEÜBERGANGSBEDINGUNGEN AN WERKZEUGMA- SCHINENWÄNDEN

WÄRMEÜBERGANGSBEDINGUNGEN AN WERKZEUGMA- SCHINENWÄNDEN WÄRMEÜBERGANGSBEDINGUNGEN AN WERKZEUGMA- SCHINENWÄNDEN U. Heisel, G. Popov, T. Stehle, A. Draganov 1. Einleitung Die Arbeitsgenauigkeit und Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen hängt zum einen von

Mehr

Simulation von Kraftwerken und wärmetechnischen Anlagen

Simulation von Kraftwerken und wärmetechnischen Anlagen Bernd Epple, Reinhard Leithner, Wladimir Linzer, Heimo Walter (Hrsg.) Simulation von Kraftwerken und wärmetechnischen Anlagen Springer WienNew York Inhaltsverzeichnis Autorenverzeichnis Symbolverzeichnis

Mehr

Approximationsalgorithmen

Approximationsalgorithmen Ausarbeitung zum Thema Approximationsalgorithmen im Rahmen des Fachseminars 24. Juli 2009 Robert Bahmann robert.bahmann@gmail.com FH Wiesbaden Erstellt von: Robert Bahmann Zuletzt berarbeitet von: Robert

Mehr

SIMULATION UND ANALYSE VERTIKALACHSIGER WINDTURBINEN INKLUSIVE VALIDIERUNG

SIMULATION UND ANALYSE VERTIKALACHSIGER WINDTURBINEN INKLUSIVE VALIDIERUNG ACUM Zürich 2015 SIMULATION UND ANALYSE VERTIKALACHSIGER WINDTURBINEN INKLUSIVE VALIDIERUNG Henrik Nordborg Mit herzlichem Dank an: Alain Schubiger, Marc Pfander, Simon Boller, IET Cornelia Steffen, IPEK

Mehr

5.1 Einführung. 5.2 Die Raumdiskretisierung. Vorlesungsskript Hydraulik II 5-1

5.1 Einführung. 5.2 Die Raumdiskretisierung. Vorlesungsskript Hydraulik II 5-1 Vorlesungsskript Hydraulik II 5-5 Numerische Methoden Das vorliegende Kapitel dient dazu, numerische Methoden unabhängig vom Anwendungsgebiet einzuführen. Es soll die Grundzüge der verschiedenen Verfahren

Mehr

Skifahrerstromanalyse

Skifahrerstromanalyse Skifahrerstromanalyse Wichtig bei der Neuprojektierung von Skiabfahrten und Aufstiegshilfen ist die Kenntnis der Leistungsfähigkeit der bestehenden Anlagen, da mit diesen Daten bereits in der Planungsphase

Mehr

Simulation von kleinräumigen Windfeldern in alpinem Gelände

Simulation von kleinräumigen Windfeldern in alpinem Gelände imulation von kleinräumigen Windfeldern in alpinem Gelände Inhalt Einleitung CFD imulation lokaler Windfelder Modellgleichungen Problem der offenen Randbedingungen Turbulenzmodell Datenquellen für imulation

Mehr

Studienarbeit. vorgelegt von Stephan Amecke-Mönnighoff Matr. Nr. 108 001 235287 Betreuer: Dipl.-Ing D. Witteck

Studienarbeit. vorgelegt von Stephan Amecke-Mönnighoff Matr. Nr. 108 001 235287 Betreuer: Dipl.-Ing D. Witteck Studienarbeit Numerische Untersuchung der Strömung in einem Ringkanal mit zylindrischem Zentralkörper in einem Rohrkanal mit konturiertem Querschnittsverlauf vorgelegt von Stephan Amecke-Mönnighoff Matr.

Mehr

Numerische Untersuchungen zur instationären Strömung in Seitenkanalverdichtern

Numerische Untersuchungen zur instationären Strömung in Seitenkanalverdichtern Numerische Untersuchungen zur instationären Strömung in Seitenkanalverdichtern Von der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg genehmigte

Mehr

Max Steden. Foto: Max Greve

Max Steden. Foto: Max Greve 62 Max Steden. Foto: Max Greve ESSENER UNIKATE 31/2007 63 Der Vergleich der Computational Fluid Dynamics-Simulationen mit Propeller und Propellermodell zeigt in Strömungsmodellen für Schiffe generell,

Mehr

Charakteristikenmethode im Beispiel

Charakteristikenmethode im Beispiel Charakteristikenmethode im Wir betrachten die PDE in drei Variablen xu x + yu y + (x + y )u z = 0. Das charakteristische System lautet dann ẋ = x ẏ = y ż = x + y und besitzt die allgemeine Lösung x(t)

Mehr

Untersuchung und Modellierung des

Untersuchung und Modellierung des Untersuchung und Modellierung des Niederdruckaufkohlens von Stahl mit Ethin zur Erlangung des akademischen Grades eines DOKTORS DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN (Dr.-Ing.) der Fakultät für Chemieingenieurwesen

Mehr

LES und RANS-Simulationen im Vergleich mit Stereo-PIV am Beispiel eines Rohrdurchmessersprunges in DN 15

LES und RANS-Simulationen im Vergleich mit Stereo-PIV am Beispiel eines Rohrdurchmessersprunges in DN 15 Fachtagung Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik 9. 11. September 2014, Karlsruhe LES und RANS-Simulationen im Vergleich mit Stereo-PIV am Beispiel eines Rohrdurchmessersprunges in DN 15 LES and RANS-simulations

Mehr

11 DYNAMISCHES GRUNDWASSERMANAGEMENT- SYSTEM

11 DYNAMISCHES GRUNDWASSERMANAGEMENT- SYSTEM Kapitel 11: Dynamisches Grundwassermanagementsystem 227 11 DYNAMISCHES GRUNDWASSERMANAGEMENT- SYSTEM 11.1 Übersicht Das entwickelte Optimierungssystem für instationäre Verhältnisse lässt sich in der praktischen

Mehr

on von Strömung Milovan Perić CD-adapco Nürnberg Office www.cd-adapco.com

on von Strömung Milovan Perić CD-adapco Nürnberg Office www.cd-adapco.com Gekoppelte Simulatio on von Strömung und Bewegung umströmter Körper Milovan Perić CD-adapco Nürnberg Office www.cd-adapco.com Milovan.Peric@de.cd-a cd-a adapco.comcom Inhalt Gekoppelte Simulation von Strömung

Mehr

Pressemitteilung. Produktoptimierung mittels Data-Mining BMW setzt auf ClearVu Analytics. Dortmund, 30.01.2012

Pressemitteilung. Produktoptimierung mittels Data-Mining BMW setzt auf ClearVu Analytics. Dortmund, 30.01.2012 Pressemitteilung ANSCHRIFT Joseph-von-Fraunhofer-Str.20 44227 Dortmund TEL +49 (0)231 97 00-340 FAX +49 (0)231 97 00-343 MAIL kontakt@divis-gmbh.de WEB www.divis-gmbh.de Dortmund, 30.01.2012 Produktoptimierung

Mehr

Rührwerke im Faul- Stapelraum

Rührwerke im Faul- Stapelraum Rührwerke im Faul- Stapelraum Wie bekannt kam es in der Vergangenheit zu Wellenbrüchen an Vertikalrührwerken. Dies ist nicht nur in der Schweiz, sondern überall wo diese Technik eingebaut wurde. Es ist

Mehr

Magnetics 4 Freaks Alles rund um den Elektromagnetismus Wintersemester 2011/12

Magnetics 4 Freaks Alles rund um den Elektromagnetismus Wintersemester 2011/12 Magnetics 4 Freaks Alles rund um den Elektromagnetismus Wintersemester 2011/12 Willkommen an der Reinhold Würth Hochschule in Künzelsau Die Kolloquiumsreihe von Hochschule und Industrie Prof. Dr.-Ing.

Mehr

Dreidimensionale numerische Simulation des Füll- und Entleerungsvorganges einer Schleuse

Dreidimensionale numerische Simulation des Füll- und Entleerungsvorganges einer Schleuse Wasserbaukolloquium 2006: Strömungssimulation im Wasserbau Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen Heft 32 309 Dreidimensionale numerische Simulation des Füll- und Entleerungsvorganges einer Schleuse Michael

Mehr

Messsystemanalyse (MSA)

Messsystemanalyse (MSA) Messsystemanalyse (MSA) Inhaltsverzeichnis Ursachen & Auswirkungen von Messabweichungen Qualifikations- und Fähigkeitsnachweise Vorteile einer Fähigkeitsuntersuchung Anforderungen an das Messsystem Genauigkeit

Mehr

Test und Validierung der Simulationswerkzeuge zu Deborierungsstörfällen

Test und Validierung der Simulationswerkzeuge zu Deborierungsstörfällen 4 Reaktorsicherheitsanalysen 4.2 Test und Validierung der Simulationswerkzeuge zu Deborierungsstörfällen Joachim Herb Dr. Wolfgang Horche Borsäure wird als löslicher Neutronenabsorber im Primärkreis von

Mehr

CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin

CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin Anwendungsbeispiele Simulation Elektromagnetische Simulation eines Elektromotors CFX Berlin Software GmbH Simulationskompetenz aus Berlin CFX Berlin Software GmbH Tel.: +49 30 293 811 30 E-Mail: info@cfx-berlin.de

Mehr

Simulation des motorischen Innenprozesses

Simulation des motorischen Innenprozesses Simulation des motorischen Innenrozesses Nocke, J., Lehrstuhl für Technische Thermodynamik Verbrennungsrozessrechnung-ASIM 003 LTT- Gliederung des Vortrages 1. Einleitung und Motivation. Physikalisch-emirische

Mehr

FH D. Praktikum Strömungstechnik I - CFD. Wintersemester 2014/2015. 4. Termin:

FH D. Praktikum Strömungstechnik I - CFD. Wintersemester 2014/2015. 4. Termin: FH D Fachhochschule Düsseldorf Praktikum Strömungstechnik I Wintersemester 2014/2015 4. Termin: PP Prof. Dr.-Ing. Frank Robert Heinze M.Sc. Fachbereich 4 Maschinenbau und Verfahrenstechnik Strömungstechnik

Mehr

Ein Eingitter-Ansatz für aeroakustische Simulationen bei kleinen Machzahlen

Ein Eingitter-Ansatz für aeroakustische Simulationen bei kleinen Machzahlen ERCOFTAC-Technologietag, Stuttgart 2005 p. 1 Ein für aeroakustische Simulationen bei kleinen Machzahlen Achim Gordner und Prof. Gabriel Wittum Technische Simulation Universiät Heidelberg ERCOFTAC-Technologietag,

Mehr

CFD in der Verfahrenstechnik. Auslegung von Extraktionskolonnen durch CFD und Populationsbilanzen

CFD in der Verfahrenstechnik. Auslegung von Extraktionskolonnen durch CFD und Populationsbilanzen Gemeinsame Sitzung der Obleute der Arbeitskreise Umwelttechnik, Energietechnik und Verfahrenstechnik der VDI Bezirksvereine CFD in der Verfahrenstechnik Auslegung von Extraktionskolonnen durch CFD und

Mehr

Vorausberechnung der Kalibrierkurven von pneumatischen Strömungssonden mittels CFD. Sondengeometrie, Bohrungskoeffizienten und Kalibrierkoeffizienten

Vorausberechnung der Kalibrierkurven von pneumatischen Strömungssonden mittels CFD. Sondengeometrie, Bohrungskoeffizienten und Kalibrierkoeffizienten Vorausberechnung der Kalibrierkurven von pneumatischen Strömungssonden mittels CFD Dipl.-Ing. Dr. Reinhard Willinger Institut für Thermische Turbomaschinen und Energieanlagen Technische Universität Wien

Mehr

Studie zur Anwendung von Turbulenzmodellen in Gasturbinenbrennkammern

Studie zur Anwendung von Turbulenzmodellen in Gasturbinenbrennkammern Studie zur Anwendung von Turbulenzmodellen in Gasturbinenbrennkammern Vom Fachbereich Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte

Mehr