CFD – Berechnungen und Evaluation der Kavitation in Ventilen

Das Institut wurde von einem der weltweit größten Ventilhersteller mit der Durchführung mehrerer CFD-Berechnungen zur Bestimmung der Kavitation von zwei verschiedenen Ventilen beauftragt.

Die CFD-Kavitationsuntersuchungen der Ventile wurden entsprechend der Vorgaben des Auftraggebers mit den Fluiden Wasser, Meerwasser sowie Dampf aus Meerwasser durchgeführt. Um die CFD-Genauigkeit zu erhöhen, wurden die numerischen Simulationen in einem hochauflösenden Modus durchgeführt. Dies führte zu Detailverbesserungen in kritischen Bereichen und erhöhte somit das Kavitationsverständnis für die Ventile.

Kavitation Ventil: Druckverteilung in xy-Ebene mit lokalen Maximum- / Minimum-Werten
Kavitation Ventil: Druckverteilung in xy-Ebene mit lokalen Maximum- / Minimum-Werten
Kavitation Ventil: Druckverteilung des optimierten Ventils
Kavitation Ventil: Druckverteilung des optimierten Ventils
Kavitation Ventil: Druckverteilung auf die Wand in der Nähe der Spitze im Kavitationsbereich
Kavitation Ventil: Druckverteilung auf die Wand in der Nähe der Spitze im Kavitationsbereich
Kavitation Ventil: CFD Untersuchung - Darstellung der Stromlinien des ursprünglichen Ventils
Kavitation Ventil: CFD Untersuchung - Darstellung der Stromlinien des ursprünglichen Ventils
Kavitation Ventil: CFD Untersuchung -   Detaildarstellung der Stromlinien des ursprünglichen Ventils
Kavitation Ventil: CFD Untersuchung - Detaildarstellung der Stromlinien des ursprünglichen Ventils
 

Weiterentwicklung der Ventilgeometrie

Für beide Ventile wurden mehrere Verbesserungsvorschläge durch CFD-Berechnungen validiert, um ein besseres Kavitationsverhalten zu erreichen. Die numerischen Simulationen haben gezeigt, dass Modifikationen im stromabwärtigen Bereich sehr empfindlich bei niedrigstem Druck das Kavitationsverhalten beeinflussen.

Kavitation Ventil: Geschwindigkeitsverteilung in der xy-Ebene der weiterentwickelten Ventilgeometrie (links) und der ursprünglichen Geometrie (rechts)
Kavitation Ventil: Geschwindigkeitsverteilung in der xy-Ebene der weiterentwickelten Ventilgeometrie (links) und der ursprünglichen Geometrie (rechts)