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Beschreibung der Strömung in Schraubenmaschinen mit Hilfe numerischer Simulation ("Computational Fluid Dynamics")

Titel:  Beschreibung der Strömung in Schraubenmaschinen mit Hilfe numerischer Simulation ("Computational Fluid Dynamics")
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. K. Kauder

  

Schlieren_simulation

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist eine möglichst umfassende Modellierung des Strömungsgeschehens im Arbeitsraum von trockenlaufenden Schraubenmaschinen. In den bisher vom Antragsteller vorgelegten Arbeiten auf dem Gebiet der angewandten Strömungsmechanik in Schraubenmaschinen hat sich gezeigt, daß die komplexen inneren Spaltströmungsvorgänge die Strömung im Arbeitsraum signifikant beeinflussen und somit die gesamte Entropieerzeugung und den Wärmetransportprozeß in der Maschine. Es soll deshalb eine detailliertere Beschreibung dieser Strömungen in Angriff genommen werden, weil sie für eine genauere Beurteilung und Optimierung der Energiewandlung, der thermischen und mechanischen Belastung sowie des Geräuschverhaltens zwingend erforderlich ist. Daraus sollen nachfolgend Rückschlüsse auf die bisher nicht verfügbaren Randbedingungen gezogen werden, um für die verifizierbare Modellierung der Energiewandlung und Betriebssicherheit der trockenlaufenden Schraubenmaschinen verläßliche Daten verwenden zu können. Mit der ständig steigenden Leistungsfähigkeit moderner Rechentechnik gewinnt der Einsatz der numerischen Strömungssimulation, Computational Fluid Dynamics (CFD), zur Strömungsbeschreibung zunehmend an Bedeutung. Eine ausgewogene Kombination zwischen Simulation und Experiment soll der Verifikation, Interpretation und Extrapolation der Ergebnisse sowie der Erarbeitung von Optimierungsmöglichkeiten dienen.

    

Ein Beispiel: Modellierung und Simulation der Strömungen in Schraubenmaschinen mit FLUENT:

Im Zusammenhang mit der laufenden Arbeit ( "Spaltströmungsuntersuchung an einem ebenen Schraubenmaschinenmodell") konnte die Strömung in einem Hauptrotor-Gehäuse-Spalt mit Hilfe der CFD-Software FLUENT berechnet und mit entsprechenden Schlierenaufnahmen verglichen werden. Die Ergebnisse lassen sich mit entsprechenden Schlierenbildern vergleichen, die mit einer Belichtungszeit von 0,001s aufgenommen wurden.