Numerische und experimentelle Untersuchungen der instationären Strömungsphänomene in einer Seitenkanalmaschine

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Mit Seitenkanalmaschinen werden Flüssigkeiten der chemischen, petrolchemischen, lebensmitteltechnologischen Industrie, um nur einige Bereiche zu nennen, gefördert (s. dazu Abbildung 1 im Anhang). Es ist allgemein bekannt, dass Seitenkanalmaschinen im Vergleich mit anderen Pumpenarten einen schlechten Wirkungsgrad und zusätzlich ein schlechtes akustisches Verhalten besitzen. Mit dem beantragten Vorhaben soll ein Beitrag geleistet werden, die Strömungsphänomene zu verstehen, so dass sowohl der Wirkungsgrad als auch die Akustik der Seitenkanalmaschinen verbessert werden können. Es soll eine Standardpumpe ausgelegt, ihre Kennlinie gemessen und umfangreiche CFD-Simulationen der instationären Strömung in der Maschine durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt sollen dann drei neue Laufradtypen (Laufrad mit reduzierter und erhöhter Schaufelanzahl sowie Laufrad mit verwundenen Schaufeln) untersucht werden, und deren Einfluss auf den Kennlinienverlauf untersucht werden. Von besonderem Interesse sind diesbezüglich die zeitabhängigen Strömungsgrößen auf dem Interface zwischen Laufrad und Seitenkanal, die Zirkulationsströmung und die Druckpulsationen am Eintritt und Austritt der Maschine. Es sollen Kennlinien- und Wirkungsgradmessungen, Schwingungsmessungen mit einem Laservibrometer und stereoskopische, transiente PIV Untersuchungen durchgeführt werden. Die CFD Rechnungen sollen anhand der PIV- und Laservibrometermessungen validiert werden.