EXPERIMENTELLE UND NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN AN VERDRALLTEN FREI- UND PRALLSTRAHLEN
Untersuchungen zum Ähnlichkeitsverhalten und zur Black Box Modellierung von Propellerrührwerken
Christian von Hörsten
Die Auslegung von Rührwerksanlagen anhand des besonderen Beispiel der Kläranlage gewinnt in der heutigen Zeit unter Berücksichtigung der Energieeinsparungen immer mehr an Bedeutung. Dabei spielen die von den Rührwerken induzierten verdrallten Frei- und Prallstrahlen eine entscheidene Rolle. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit theoretischen und numerischen Ansätzen zur Beschreibung dieser Frei- und Prallstrahlen.
Zur Ableitung der theoretischen Ansätze wurde ein Ähnlichkeitsansatz von propellerinduzierten Freistrahlen validiert, optimiert und auch für unverdrallte Freistrahlen erweitert. Dabei benötigt der Ansatz lediglich die Vorgabe der rührwerkspezifischen Parameter Durchmesser, Drehzahl sowie Schub- und Momentenbeiwert um sowohl das Geschwindigkeitsfeld als auch das Turbulenzfeld im zeitlichen Mittel zu berechnen.
Unter Verwendung des hier betrachteten Ähnlichkeitsansatzes wurde eine Black Box Methode entwickelt, die die strömungstechnische Auslegung von Rührwerksanlagen mittels numerischer Verfahren unterstützen kann. Auf Grund der guten und schnellen Variation der Randbedingungen kann mittels der entwickelten Methodik eine Einsparung an Investitions- und Betriebskosten erreicht werden. Dieses wird anhand eines runden Belebungsbeckens beispielhaft gezeigt.
Dieses Buch richtet sich an Ingenieure und Strömungsmechaniker, die sich mit verdrallten Frei- und Prallstrahlen besonders im Bereich der Rührwerkstechnik beschäftigen.
