Mit Strömungssimulation dem Druckverlust auf der Spur

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Minimierung des Druckverlustes

Fließt ein Fluid durch Rohrleitungen, Formstücke oder Armaturen, so entsteht aufgrund der Fluidreibung an den Wänden, aber auch durch turbulente Verluste oder die Ablösung der Strömung und der damit einhergehenden Bildung von Wirbelgebieten ein Druckabfall. Je größer dieser Druckabfall ist, desto mehr Leistung muss von den Pumpen aufgebracht werden, um die gleiche Fluidmenge zu transportieren. Wird der Druckverlust durch Anpassungen am Ventilgehäuse und -teller sowie an den Anschlussstücken minimiert, ergibt sich damit eine höhere Energieeffizienz.

Deutlich weniger reale Prototypen

Die Quantifizierung des Druckverlustes erfolgt über den dimensionslosen Druckverlustbeiwert, auch Zeta-Wert genannt. Für standardisierte Bauteile kann dieser Wert aus Tabellen entnommen werden. Für komplexe Armaturen wie das Düsenrückschlagventil lässt sich jedoch im Vorfeld keine Aussage über den Druckverlust treffen. In der Vergangenheit waren grundsätzlich Messungen an einem realen Prototyp notwendig, um eine Aussage zur Auswirkung von konstruktiven Änderungen auf den Druckverlust treffen zu können. Da die Fertigung dieser Gussmodelle sehr kosten- und zeitintensiv ist, führt dies auch zu relativ langen Entwicklungszyklen. Durch den Einsatz der Strömungssimulation mit virtuellen Prototypen konnte Düker die Anzahl der realen Prototypen drastisch reduzieren. Dies führte zu geringeren Herstellungskosten und kürzeren Entwicklungszeiten – wichtige Vorteile der numerischen Simulation gegenüber der traditionellen Produktentwicklung ohne virtuelle Prototypen.

Ansatzpunkt für die konstruktive Optimierung

Weiterhin eröffnet die dreidimensionale Darstellung des Strömungsfeldes neue Ansatzpunkte zur konstruktiven Optimierung. So kann mit der Simulation nicht nur der dimensionslose Druckverlustbeiwert bestimmt werden, sondern es lassen sich auch die Bereiche identifizieren, die den Druckverlust maßgeblich beeinflussen. Ohne Strömungssimulationen könnte Düker kaum derart niedrige Druckverluste in ihren Armaturen erzielen (Bild 2 und 3).

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