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Simulation optimiert die Auslegung von Radiallaufrädern für Kreiselpumpen

Nationale und internationale Gesetze und Richtlinien schreiben verpflichtend die Reduktion des Energieverbrauchs vor. Folglich sind innovative Ansätze in der Produktentwicklung, mit denen dieses Ziel schnell erreichbar ist, heute mehr denn je gefragt. Der Simulationsspezialist Cadfem hat deshalb einen benutzer-freundlichen Prozess zur Auslegung von Radiallaufrädern für Kreiselpumpen entwickelt.

13. September 2018
Bild 1: Simulation optimiert die Auslegung von Radiallaufrädern für Kreiselpumpen (Das inverse Design liefert ausgehend von den gewünschten Ziel-Eigenschaften der Strömung die optimale Geometrie für die Pumpenschaufel )

Die Grundlage der Methode bildet das inverse Design, bei dem ausgehend von den Betriebsdaten der Pumpe eine optimierte Geometrie ermittelt wird. Somit können auch traditionell entwickelnde Unternehmen den Schritt in Richtung einer simulationsgestützten Entwicklung gehen, und zwar kostengünstig, einfach und mit dem bestehen­den Entwicklungsteam.

In diesen Workflow zum schnellen und effizienten Entwurf von Radiallaufrädern für Kreiselpumpen wurde neben der Strömungsanalyse-Software Ansys CFD auch die Software TurboDesignSuite der Firma ADT (Advanced Design Technology) integriert. Anhand weniger Eckdaten zur Auslegung – wie etwa Drehzahl, Nabendurchmesser, Volumenstrom und Förderhöhe – können Kreiselpumpenlaufräder mit hohem Wirkungsgrad automatisiert entworfen werden.

Gleichzeitig wird auch die Auswirkung von Teil- oder Überlastzuständen sowie die Kavitationsneigung analysiert. Die in den Workflow integrierte 3D-Strömungssimulation sorgt für belastbare Ergebnisse. Da der von Cadfem definierte Auslegungsprozess eine umfassende Benutzerführung beinhaltet, wird eine schnelle und einfache Anwendung ohne lange Einarbeitungszeiten ermöglicht. Als Resultat erhält der Benutzer die optimierte CAD-Geometrie, Informationen zu Wirkungsgrad und zur Förderhöhe sowie eine Zusammenfassung der Ergebnisse aus der Strömungssimulation.

Der systematische Einsatz numerischer Simulation kann entscheidend zur Entwicklung von effizienteren Pumpen beitragen. Außerdem sind weniger physikalische Prototypen erforderlich und kürzere Entwick­lungszeiten sowie eine höhere Zuverlässigkeit des Produktes erreichbar. Dies führt zu deutlichen Kosten­einsparungen, sowohl im Entwicklungsprozess als auch während des Betriebs und bei den Gewähr­leistungskosten.