Dreidimensionale, instationäre Effekte kavitierender Strömungen

Kavitation ist in der Strömungsmechanik beim Betrieb von Pumpen und Turbinen, aber auch bei der Durchströmung von Armaturen und bei Schiffspropellern eine häufig anzutreffende Erscheinung. Definitionsgemäß ist Kavitation das Entstehen und implosionsartige verschwinden von Dampfblasen in einer Strömung. In der Forschung stehen überwiegend die unerwünschten und negativen Aspekte der Kavitation im Mittelpunkt. Die Auswirkungen haben in der Regel immer einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer der beaufschlagten Bauteile. Neben der zerstörenden Wirkung stehen die Einschränkung des Betriebsbereichs und die Schallemission im Fordergrund. Die kavitationsgünstige Gestaltung von Kreiselpumpen stellt deshalb eine wichtige Voraussetzung für einen störungsfreien und kosten-günstigen Betrieb dar. Der zulässige, kavitationsbehaftete Betriebszustand einer Kreiselpumpe richtet sich in den meisten Einsatzfällen nach dem Schädigungspotential bzw. nach den Auswirkungen der Kavitation, so dass im Hinblick auf noch zulässige Kavitationszustände meist weit fortgeschrittene Kavitation vorliegt. Eine vollständige Vermeidung von Kavitation würde durch enorme Sicherheitszu-schläge schnell an die Grenze der Unwirtschaftlichkeit führen. Bei der Untersuchung der Kavitation sind ebenso wie die Generierung der Wolken die dreidimensionalen Effekte der Kavitationsgebiete selbst, d.h. der Mechanismus welcher für das Erscheinungsbild der asymmetrischen Dampfverteilung bei wolkengenerierender Kavitation verantwortlich ist, von Interesse. Bei den Untersuchungen fanden verschiedene Messanordnungen, Messsysteme und Versuchsprüfstände Anwendung. Grundlegende Untersuchungen zur dreidimensionalen Kavitation und zur Wolkengenerierung fanden an verschiede-nen Einzelprofilen statt, hier wurde z.B. der für die Wolkengenerierung verantwortliche Mechanismus untersucht. Die Messungen zum Kavitationsverhalten einer Kreiselpumpe wurden an einem Prüfstand mit optischer Zugänglichkeit zum Laufrad und den Schaufelkanälen durchgeführt. Die Untersuchun-gen bedingten auch die Anwendung eines neuartigen Lasermessverfahrens, durch welches es erstmals möglich war Geschwindigkeiten innerhalb eines Dampfgebietes rückwirkungsfrei und als Feldinformation zu erhalten. Die vorliegende Arbeit zeigt neue Ergebnisse was die dreidimensionale Strömung in Verbindung mit Kavitation betrifft und stellt die neu gewonnen Auswirkungen auf das Förderverhalten von Kreiselpumpen dar.