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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
133 06. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
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/
134 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
3.3.1 Geschwindigkeitseinfluss (1/4)
c0 = 5,0 m/s
s = 2,49
c0 = 11,0 m/s
s = 2,49
135 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
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
3.3.1 Geschwindigkeitseinfluss (2/4)
2
0 1refc
css
2
10 1
ref
auu
u
uss
136 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
3.3.1 Geschwindigkeitseinfluss (3/4)
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
137 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
3.3.1 Geschwindigkeitseinfluss (4/4)
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
138 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
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
139 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
2
1
ref0
L
Lk
s
3.3.2 Größeneinfluss (2/3)
mit: Referenzlänge Lref = charakteristische Körperabmessung
Formparameter k = f(Körperform)
d.h. kleine k-Werte entsprechen
strömungsgünstigen Körperformen;
strömungsungünstige Formen haben
große k-Werte
140 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
3.3.2 Größeneinfluss (3/3)
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
141 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
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.
143 13. Dezember 2011 | Dr. Ludwig | Vorlesung Kavitation WS 2011/12
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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