Time-resolved local loss analysis of single-blade and two-blade pump flow

Abstract

Pumpen zur Förderung feststoffbeladener Fluide besitzen oft Laufräder mit ein oder zwei Schaufeln, was zu schlechter Strömungsführung, Rückströmungen und Ablösungen führt. In dieser Arbeit werden instationäre, dreidimensionale Simulationen der Strömung in Ein- und Zweischaufelpumpen mit einem skalenadaptiven Turbulenzmodell durchgeführt. Vergleiche mit einem statistischen Turbulenzmodell zeigen nur geringe Unterschiede bei der Vorhersage stationärer und instationärer Charakteristiken. Eine Methode zur zeitaufgelösten Entropie-Verlustanalyse zeigt deutliche Unterschiede der Verlustmechanismen zwischen beiden Pumpentypen. Die Verluste verlaufen 2$\pi$- und $\pi$-periodisch, bedingt durch die Laufrad-Spiral-Interaktion. Die Einschaufelpumpe zeigt größere Verlustregionen und Fluktuationen, die Zweischaufelpumpe geringere Verluste und Fluktuationen. Die zeitaufgelöste lokale Verlustanalyse ist entscheidend um Effizienzpotenziale aufzudecken; die Methode ist auf andere Strömungen anwendbar