Experimentelle und numerische Untersuchung der Strömung in Pumpen kleiner spezifischer Drehzahl unter Berücksichtigung des Rauheitseinflusses

Pumpen werden in hoher Stückzahl für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Bei der Verbesserung, der Neuentwicklung und der kundenspezifischen Anpassung sind deren Hersteller bestrebt, Strömungssimulationen einzusetzen. Dadurch können im Vergleich zum Einsatz von Prototypen Entwicklungskosten und -zeiten reduziert sowie gezielte Verbesserungen ermöglicht werden.

Industriell gefertigte Pumpen niedriger spezifischer Drehzahl weisen raue Oberflächen auf. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Strömung in einer praxisnahen Versuchspumpe sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Neben Druck- und optischen Geschwindigkeitsmessungen konnte die Wandschubspannung erstmals mit einem direkten Messverfahren in einer Pumpe bestimmt werden. Die umfangreiche Datenbasis erlaubt eine genaue Charakterisierung der Strömung und die Validierung von CFD-Simulationen.
Durch die Rauheitswirkung werden die strömungsmechanischen Verluste erhöht und die hydraulischen Kenndaten der Pumpe maßgeblich beeinflusst. Es wird beschrieben, dass für eine hohe Vorhersagegüte von CFD-Simulationen die Berücksichtigung hydraulisch rauer Wände und die Verminderung von Modellierungsfehlern bezüglich der Wandgrenzschichtströmung entscheidend sind.
Mit Hilfe der erarbeiteten Methodik wird die realitätsnahe Simulation der Strömung in Pumpen kleiner spezifischer Drehzahl ermöglicht. Außerdem tragen die Ergebnisse dieser Arbeit zum besseren Verständnis der Strömung und des Rauheitseinflusses bei.