Innovative und nachhaltige Produkt- und Prozessentwicklung
Innovative und nachhaltige Produkt- und Prozessentwicklung
Zur Entwicklung innovativer und nachhaltiger Produkte und Prozesse in der Industrie werden neuartige fortschrittliche theoretische, numerische und experimentelle Methoden und Strategien erforscht. Hierbei fokussiert sich die HSO auf die additive Fertigung (3D-Druck), die Entwicklung funktionalisierter Komponenten, die Entwicklung und Prüfung neuer Materialien und Werkstoffe sowie den Prozess des Innovationsmanagements.
| Titel | Untersuchung der Pumpenlaufradfestigkeit im Instationärbetrieb Teil 1 |
| Kurzname | Pumpenlaufradfestigkeit Teil 1 |
| Kurzbeschreibung | Bei diesem Industrieprojekt handelt es sich um einen Unterauftrag aus einem BMWi Verbundprojekt. Zur wissenschaftlichen Fragestellung: Die Betriebssicherheit von Pumpenlaufrädern muss in Zeiten flexibler Betriebsweisen von Kraftwerksanlagen im Bereich der gesamten Kennlinie gewährleistet sein. Dies ist in Zeiten der variablen Anpassung der Kraftwerke in Zusammenwirken mit erneuerbaren Energien und dem dadurch nicht mehr stationären Betrieb im Betriebsoptimum unablässig. Dazu gehören insbesondere auch Zustände extremer Teillast, die beispielsweise beim An- bzw. Abfahren der Pumpe oder Zuständen niedrigen Energiebedarfs durchlaufen werden. Die Ermüdungsbeanspruchungen von Laufrädern in nicht aggressiven und gereinigten Medien werden dabei durch Zusammenwirken hydraulischer Druckpulsationen und zentrifugaler Kräfte (Fliehkräfte) aufgrund der Rotation des Laufrades erzeugt. Ziel des Projektes ist die Erforschung der Auswirkungen des Instationärbetriebs von Pumpen auf die Laufradfestigkeit, insbesondere im Teillastbetrieb. Bisher sind zwar die resultierende Laufradbelastung auf Basis stationärer Betriebszustände gut erforscht und prognostizierbar, für instationäre Zustandsbedingungen trifft dies allerdings nicht zu. Dabei sind insbesondere die durch die sich ändernden Strömungsbedingungen im Teillastbetrieb auftretenden Druckpulsationen und die damit verbundenen Spannungsvariationen im Laufrad von besonderem Interesse. Um einerseits eine sichere Auslegung des Laufrades und andererseits eine nicht zu großzügige Auslegung zu gewährleisten sind die auftretenden instationären Spannungszustände zu untersuchen. Dabei ist es von grundlegender Bedeutung diese Werte bestmöglich zu bestimmen. Zur Methodenauswahl: Da dies auf experimentelle Weise ein sehr komplexes Unterfangen ist und im Alltag nicht für jeden Laufradtyp praktikabel ist soll anhand einer experimentellen Referenzuntersuchung an einem Prüfstand bestehend aus einer Stufe einer mehrstufigen Gliederpumpe die Güte numerischer Simulationen validiert werden. Ferner sollen numerische Untersuchungen für verschiedene Laufräder mehrstufiger Pumpen durchgeführt werden um die sich einstellende Laufradbelastung bei variierenden Betriebspunkten zu untersuchen. Abschließend soll der Einfluss einiger geometrischer Parameter des Laufrades, bei gleichbleibenden Strömungszuständen, auf die Laufradbelastung erforscht werden. Unser Part ist die Übernahme verschiedener Aufgabenteile hinsichtlich Prüfstandskonzeption, Konzeption numerischer Modelle, Auswertung und Interpretation numerischer und experimenteller Ergebnisse und ein Beitrag zur Überführung in Entwurfsgrundlagen für Pumpenlaufräder. |
| Jahr der Einwerbung | 2020 |
| Laufzeit Beginn | 01.01.2020 |
| Laufzeit Ende | 31.12.2020 |
| Projektleitung | Schneider, Andreas, Prof. Dr. |
| Fakultät | M+V |
| Institut | IDEeP |