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Auslegung, Berechnung und Optimierung von Strömungsmaschinen

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Strömungsmaschinen werden in vielen technischen Bereichen eingesetzt, - von der Wasser- oder Gasturbine zur Energieerzeugung, der Kraftstoffpumpe und dem Lüfter im Auto, den Antrieben von Flugzeugen, bis hin zu Herz- und Blutpumpen im menschlichen Körper. Das Seminar vermittelt die Grundlagen der Auslegung und Optimierung der Aerodynamik bzw. Hydraulik mit Hilfe von numerischen Methoden (CFD – Computational Fluid Dynamics). Als Ergänzung der Theorie wird die praktische Anwendung der Software-Werkzeuge für Radial- und Axialmaschinen gezeigt.

ZIELGRUPPE

Das Seminar richtet sich an Projektleiter, Entwicklungs- und Simulationsingenieure sowie an Forscher, die Strömungsmaschinen entwickeln, optimieren oder in Ihren Produkten einsetzen und mit Hilfe von numerischen Methoden berechnen wollen.

IHR NUTZEN

  • Sie lernen die Arbeitsschritte zur Auslegung und Optimierung von Strömungsmaschinen und die zugehörigen Software-Werkzeuge kennen
  • Die wesentlichen theoretischen Grundlagen zum Entwurf, zur numerischen Simulation und zur Bewertung von Strömungsmaschinen werden Ihnen vertraut
  • Sie haben den praktischen Einsatz von Softwaretools zur Berechnung von Strömungsmaschinen gesehen und geübt
  • Sie wissen, worauf Sie bei der Auswertung von Ergebnissen achten müssen und können aussagekräftige Schlüsse aus Ihren Simulationen ziehen

Agenda

Tag 1

M1: CFD-basierte Auslegung und Optimierung von Strömungsmaschinen

  • ​Arbeitsschritte: Auslegung - Rechnung - Auswertung - Optimierung
  • Geometriemodellierung - Übersicht
  • Typische Zielgrößen bei Strömungsmaschinenberechnungen
  • CFD-Simulation – Best Practice Procedures
  • Optimierung

M2: Auslegungsverfahren & Geometriemodellierung - Radialmaschinen

  • ​Radialmaschinen – Pumpen
  • Erzeugung von Schaufelgeometrien
  • Parametrisierung von Schaufelgeometrien
  • Übung: Auslegung einer Radialpumpe mit VISTA
  • Übung: Erzeugung eines Radialpumpen-Laufrads mit ANSYS BladeModeler

M3: Netzerzeugung für Strömungsmaschinen

  • ​Anforderungen an Rechennetze
  • Netztopologien für Schaufeln und Gehäuse
  • Erzeugung von skalierbaren Rechennetzen mit ANSYS TurboGrid
  • Übung: Erzeugung eines Rechennetzes für ein Radialpumpen-Laufrad mit ANSYS TurboGrid

M4: Strömungsberechnung mit ANSYS CFX - Radialmaschine

  • ​Aufsetzen von Simulationen mit Turbo Pre-Processing
  • Auswahl mathematischer Modelle
  • Rotor-Stator-Schnittstellen
  • Auswahl von Solverparametern
  • Monitoring von Zielgrößen
  • Übung: Berechnung einer Radialpumpe mit ANSYS CFX

Tag 2

M5: Anwendungsspezifische Auswertung

  • ​Kennzahlen für Strömungsmaschinen
  • Transformationen – Blade-to-Blade-Abwicklungen, meridionale Ansichten
  • Typische Größen für Strömungsmaschinen-Auswertungen: Konturen, Stromlinien, Vektordarstellungen
  • Charakteristiken & Kennlinien
  • Übung: Auswertung und Analyse der Radialpumpensimulation

M6: Auslegungsverfahren & Geometriemodellierung - Axialmaschinen

  • ​Axialmaschinen – Lüfter & Verdichter
  • Erzeugung & Parametrisierung von Schaufelgeometrien
  • Übung: Auslegung eines Axiallüfters mit VISTA
  • Übung: Erzeugung eines mehrstufigen Axiallüfters mit ANSYS BladeModeler

M7: Strömungsberechnung mit ANSYS CFX – Mehrstufiger Axiallüfter

  • ​Aufsetzen von Simulationen mit ANSYS Turbo Pre-Processing
  • Auswahl mathematischer Modelle
  • Auswahl und Definition von Rotor-Stator-Schnittstellen
  • Auswahl von Solverparametern
  • Monitoring von Zielgrößen
  • Übung: Berechnung und Auswertung einer mehrstufigen Axialmaschine mit ANSYS CFX

M8: Instationäre Turbomaschinenströmungen

  • ​Typische Anwendungsfälle
  • Transient Blade Row-Methoden (TBR) – Profiltransformation, “Time Inclination”, Fourier-Transformation
  • Rechnungen im Frequenzbereich - Harmonische Methoden
  • Schaufelflattern und „Forced Response“ - Prinzip
  • Übung: Aufsetzen einer instationären CFD-Berechnung

ERGÄNZENDE VERANSTALTUNGEN