Hydroakustik in Kreiselpumpen

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Projektbeschreibung

Entwicklung und Validierung einer hydroakustischen Methode zur Charakterisierung der Druckpulsationsanregung durch Kreiselpumpen und ihre Wechselwirkung mit der Anlage

Ziel des Eigenmittelvorhabens ist die eindimensionale, systemunabhängige Beschreibung der durch die Pumpe angeregten Pulsationen sowie der Übertragungs- und Reflexionseigenschaften der Pumpe. Dafür wird exemplarisch der am HSM (RU Bochum) verfügbare Kreiselpumpenprüfstand mit einer Pumpe mit n_q = 12 min^-1 verwendet. Eine zuvor am Fachgebiet Fluidtechnik (TU Dortmund) entwickelte hydroakustische Methodik^1,2 wird zu diesem Zwecke erweitert und angepasst. Die Methode basiert auf einem 1D-Charakteristikenverfahren. Darin wird die Pulsationsanregung einer Pumpe durch ein Mono- und Dipolsystem modelliert und die Übertragungseigenschaft durch ein geometrisches Modell in Verbindung mit einer effektiven Schallgeschwindigkeit beschrieben. Die pumpenspezifischen Parameter des Modells werden zuvor messtechnisch durch zeitlich hochauflösende Druckmessungen im Umfeld der Pumpe ermittelt. Neben der Erprobung der Methode am Bochumer Prüfstand erfolgt eine Erweiterung auf einen virtuellen Prüfstand, bestehend aus dem 3D-Modell der Pumpe und einem 1D-Modell der Anlage. Durch den kombinierten experimentell-numerischen Ansatz (instationäre Druckmessungen, 3D/1D CFD, evtl. FEM) können die reale und idealisierte Anregung verglichen und somit Rückschlüsse auf z.B. den Steifigkeitseinfluss des Pumpengehäuses (eff. Schallgeschwindigkeit innerhalb der Pumpe) gezogen werden. Als von der Industrie verwertbares Ergebnis werden im Abschlussbericht Handlungsempfehlungen zur Ermittlung der systemunabhängigen Pulsationsanregungen durch Kreiselpumpen dokumentiert.

¹Lehr, C.; Linkamp, A.; Brümmer, A.: Simulations and experimental investigations on the acoustic characterisation of centrifugal pumps of different specific speed. In: Int. J. Turbomach. Propuls. Power 2019, 4(3), 16; DOI:10.3390/ijtpp4030016.
² Lehr, C.; Linkamp, A.; Brümmer, A.: Druckpulsationen in instationär betriebenen hydraulischen Systemen. report number: 01158341, TIB University Library, Hannover, 2019; DOI:10.2314/KXP:1667387111.