3.2.4.2 Reibungseffekte (11/12) -...

132 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12

3.2.4.2 Reibungseffekte (11/12)

- Rauigkeit

Arten

• Einzelrauhigkeiten (z.B.: Grate, Kerben, Farbreste)

• verteilte Rauhigkeiten (vom Fertigungsprozess herrührend)

Wirkung

Zusätzliche Verwirbelung und Druckabsenkung hinter den Rauhigkeitserhebungen.

R ,p

*

glatt ,p

*

glatt ,p

*

rauh ,p cccc 1

Re,

h,enRauhigkeitfc R ,p

h


3.2.4.2 Reibungseffekte (12/12)

- Rauigkeit

Ort des Kavitationsbeginns

Im Bereich des Minimums von cp, glatt (Kern der Wirbel)

unmittelbar an den höchsten Rauhigkeiten

Typ der Kavitation

Anhaftende Streifen

Einflussfaktoren

• Rauhigkeitsform und -höhe

• Reynoldszahl und Grenzschichtdicke

• Verhältnis h/


3.3.1 Geschwindigkeitseinfluss (1/4)

c0 = 5,0 m/s

s = 2,49

c0 = 11,0 m/s

s = 2,49


mit:

Basiswert s0 = charakteristische Kenngröße für bestimmte

Körperform und Fortschrittsgrad der Kavitation

Referenzgeschwindigkeit cref = f(Strömungstyp)

d.h. für bestimmte abgelöste Strömungen 12 m/s

Für Pumpen - Drehzahlmaßstabseffekt:

mit: su0 = Basiswert der Kavitationskennzahl su für einen

bestimmten Betriebszustand

uref = charakteristische Bezugs-Umfangsgeschwindigkeit


2

0 1refc

css

2

10 1

ref

auu

u

uss



Geschwindigkeitsmaßstab: halbkugelig (30 mm, 1% Turbulenz)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

c0 [m/s]

s

5,0 8,0 11,0 14,0



0 4 8 12 16 20 24 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

= 0,40

= 0,66

s ui0

= 1,20

Z = 0, beg. Kav.

u ref = 24,0 m/s

q m = 1,044

= 1,101

= 1,172

s ui

[ - ]

u 1a [m/s]

s ui0

s ui0

q m

q m


3.3.2 Größeneinfluss (1/3)

50 mm

c0 = 11,0 m/s

s = 2,49

100 mm

c0 = 11,0 m/s

s = 2,49

200 mm

c0 = 11,0 m/s

s = 2,49


2

1

ref0

L

Lk

s


mit: Referenzlänge Lref = charakteristische Körperabmessung

Formparameter k = f(Körperform)

d.h. kleine k-Werte entsprechen

strömungsgünstigen Körperformen;

strömungsungünstige Formen haben

große k-Werte



Größenmaßstab: Tragflügelprofil (8 m/s, 1% Turbulenz)

= 15°

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 50 100 150 200

L [mm]

s


3.3.3 Einfluss der Turbulenz

Bei gleichen Strömungsgrößen

● wächst die Kavitationszahl für beginnende Kavitation

● entwickelt sich die Kavitation stärker für fortgeschrittene Kavitation

mit zunehmenden Turbulenzgrad der Zuströmung.

Der Einfluss zeigt annähernd lineare Abhängigkeit.


3.3.3 Einfluss der Turbulenz


Inhaltsübersicht zum Kapitel 4

„Fortgeschrittene Kavitation“

4.1 Begriffe zur fortgeschrittenen Kavitation

4.2 Wolkenkavitation („cloud cavitation“)

4.3 „Fixed Cavity“

4.4 Beispiel zur Beeinflussung der fortgeschrittenen Kavitation

4.5 Zustände für s << si

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