Numerische Analysen der Hydro- und Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe
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Abstract:
Im Produktentwicklungsprozess muss neben dem Wirkungsgrad zunehmend auch den akustischen Eigenschaften Bedeutung beigemessen werden. Dies trifft insbesondere auch für Pumpen zu die in der Gebäudeversorgung eingesetzt werden. Kritisch sind dabei die im Betrieb auftretenden Druckpulsationen innerhalb der Pumpe. Unmittelbar führen diese zur Schwingungsanregung des Pumpengehäuses und damit zur Abstrahlung von Luftschall. Weiterhin kommt zur Abstrahlung von Hydroschall in das angeschlossene Rohrleitungsnetzwerk wodurch auch weit entfernt von der Pumpe Strukturschwingungen von Bauteilen des Rohrleitungsnetzes angeregt und Luftschall abgestrahlt werden kann. Gegenstand des Beitrags ist Vorstellung von Ergebnissen zur Untersuchung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe mit experimentellen und numerischen Methoden. Die numerischen Untersuchungen stützen sich dabei auf Strömungssimulationen (CFD) mittels SBES Turbulenzmodellierung, welche die Quellterme für die Berechnung der Hydro- und Luftschallabstrahlung liefern. Die Hydroschallabstrahlung wurde mittels des „Pertubed Convective Wave Equation“ (PCWE) Verfahrens in OpenFoam berechnet. Die Eingangsgrößen zur Vorhersage der Luftschallabstrahlung durch ein Fast Multipole Randelementeverfahren (FMM-BEM), in Form der komplexen Schwingschnelleverteilung des Pumpengehäuses, wurden unter Verwendung der Wanddruckfluktuationen der CFD Simulation mittels finiter Element Simulation der Strukturschwingungen berechnet. In der Diskussion werden numerische und experimentelle Ergebnisse miteinander Verglichen und ein Ausblick gegeben in wieweit einfachere CFD Turbulenzmodelle auch mit hinreichender Genauigkeit für derartige Untersuchungen eingesetzt werden können.