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Pumpen-Rohrleitungssysteme

CFD-Simulation gegen pulsierende Fluids

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Kein kommerzielles CFD-Berechnungsprogramm auf Basis des unstetigen Reibungsmodells bekannt

Im Allgemeinen wird zwischen zwei Klassen von Reibungsmodellen unterschieden, die in eindimensionalen CFD-Berechnungen verwendet werden. Instationäre Modelle berücksichtigen den Umstand, dass sich das Strömungsprofil mit der Zeit ändert. Stationäre Modelle tun das hingegen nicht. In vielen Anwendungen ändert sich der Volumenstrom nicht oder nur sehr langsam, zum Beispiel in Systemen mit Kreiselpumpen. Dort sind stationäre Reibungsmodelle geeignet. „Bei oszillierenden Verdrängerpumpen hingegen ändert sich der Volumenstrom typischerweise sehr schnell und sehr stark, weshalb nie ein vollständig entwickeltes Strömungsprofil in der Rohrleitung entsteht“, erläutert Klinkigt die Problematik. „In diesem Fall ist es notwendig, die schnelle Änderung des Strömungsprofils zu berücksichtigen“, so die Einschätzung des Physikers. Allerdings ist das Modell deutlich aufwendiger zu implementieren und erfordert wesentlich mehr Rechenzeit. Auf dem Markt ist keine kommerzielle eindimensionale CFD Software bekannt, in der ein vergleichbares Modell implementiert ist.

Lewa hat das neuentwickelte CFD-Modul mit stationärem und instationärem Reibungsmodell validiert. Ersteres wurde zusätzlich durch eine kommerzielle Software gegengeprüft. Die Ergebnisse der Lewa-Software stimmten dabei mit denen der externen Software überein. Im Anschluss mussten beide Reibungsmodelle auf den experimentellen Prüfstand und zeigen wie gut sie die tatsächlichen Messergebnisse reproduzieren können.

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