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Kameier / Schönwald / Heinze Folie 1 - 19.04.2012 Professor Dr.-Ing. Frank Kameier Strömungsmaschinen – Ähnlichkeitstheorie.

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Präsentation zum Thema: "Kameier / Schönwald / Heinze Folie 1 - 19.04.2012 Professor Dr.-Ing. Frank Kameier Strömungsmaschinen – Ähnlichkeitstheorie."—  Präsentation transkript:

1 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 1 - 19.04.2012 Professor Dr.-Ing. Frank Kameier Strömungsmaschinen – Ähnlichkeitstheorie Rohrreibungsberechnung 1-D /1/ Moreau S. / Henner M. / Brouckaert J.F. / Neal D.; Numerical and experimental investigation of rotor-stator interaction in automotive engine cooling fan systems;Technical paper CFD Simulation eines Kühllüfters /1/

2 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 2 - 19.04.2012 Welche Möglichkeiten der Darstellung bieten sich an, um eine Strömungsmaschine zu charakterisieren? Strömungsmaschinen

3 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 3 - 19.04.2012 x-Achse V_pkt y-Achse dp (Druckdifferenz), Y (spezifische Stutzenarbeit), H (Förderhöhe) Messung Berechnung mittels Bernoulli-Gleichung Y/g Darstellung im x/y Diagramm

4 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 4 - 19.04.2012 Dimensionsbehaftetes Drosselkennfeld einer Kreiselpumpe

5 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 5 - 19.04.2012 Ähnlichkeitstheorie –Vorgehensweise- Addition von branchenabhängigen Skalierungsfaktoren a) b) c) d) Steckt die Re-Zahl hinter. Soll hier erst einmal vernachlässigt werden!

6 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 6 - 19.04.2012 Ähnlichkeitstheorie -Dimensionslose Darstellung-

7 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 7 - 19.04.2012 Radialventilatoren - Schaufelformen - vorwärts gekrümmt Drehrichtung radial endend gerade Drehrichtung rückwärts gekrümmt Drehrichtung

8 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 8 - 19.04.2012 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

9 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 9 - 19.04.2012 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

10 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 10 - 19.04.2012 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

11 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 11 - 19.04.2012 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

12 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 12 - 19.04.2012

13 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 13 - 19.04.2012 1-dimensionale Stromfadentheorie - Excelübung Bernoulli-Gleichung mit Verlusten Excel mit Namen Iteration unter Excel

14 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 14 - 19.04.2012 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Ventilator Reibung Einbauten Absaugung aus einem Raum Ventilator siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx

15 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 15 - 19.04.2012 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Lösungsstrategie: -Stromfaden von 1 nach 3 - c 1 und c 2 aus Konti 0 1 2 3 Ventilator

16 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 16 - 19.04.2012 Iteration unter Excel Bedienungshinweise: - Die Problematik einer Funktion mit einer Variablen links und rechts vom Gleichheitszeichen (c=f(c, D,h,etc.)) wird unter Excel Zirkelbezug genannt. - Unter Datei/Optionen/Formeln muss Iterative Berechnung aktiviert sein. - Häufig ist es sinnvoll, beim Eintragen von Werten oder ändern von Formeln die Berechnung auf Manuell zu stellen, um erst mit F9 eine neue Berechnung auszulösen.

17 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 17 - 19.04.2012 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2007) hier: Einströmung scharfkantig =0,5 unstetige Querschnittsänderung =0,6 Krümmer =0,2 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle) Sowie Rohrreibung D1/D2

18 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 18 - 19.04.2012 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2007) hier: =0,20 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle)

19 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 19 - 19.04.2012 Quelle: Schade/Kunz 2007 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten

20 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 20 - 19.04.2012 Formel nach Colebrook-White statt des Moody-Diagramms Für das vorliegende Beispiel: lambda=(-2*LOG((2,51/(Re*(WENN(lambda=0;0,03;lambda))^0,5))+(epsilon/(3,71*D_2))))^-2 lambda =f(Re)Re=c*D/nue Somit steht lambda auf beiden Seiten der Gleichung => Iteration (Schätzung) ist notwendig!

21 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 21 - 19.04.2012 Iteration unter Excel Bedienungshinweise: - Die Problematik einer Funktion mit einer Variablen links und rechts vom Gleichheitszeichen (c=f(c, D,h,etc.)) wird unter Excel Zirkelbezug genannt. - Unter Datei/Optionen/Formeln muss Iterative Berechnung aktiviert sein. - Häufig ist es sinnvoll, beim Eintragen von Werten oder ändern von Formeln die Berechnung auf Manuell zu stellen, um erst mit F9 eine neue Berechnung auszulösen.

22 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 22 - 19.04.2012 siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx

23 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 23 - 19.04.2012 siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx

24 Kameier / Schönwald / Heinze http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie 24 - 19.04.2012 siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx


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