Grundlegendes Design

In vielen technischen Anwendungen wird der Durchfluss durch Ventile unterschiedlicher Form gesteuert.
Das nachstehende Projekt-Beispiel zeigt ein Sitzventil, das die Beimischung eines Spülgases in der gebogenen Leitung zu der durch die gerade Leitung strömenden Luft steuert.

Ziel des Projekts war es, die Strömungsstruktur während der Öffnungs- und Schließphase des Ventils zu analysieren. In einem zweiten Schritt wurde lokalisiert, wo der größte Druckabfall stattfindet. Im letzten Schritt stand eine Optimierung an, die den Druckabfall für einen vorgegebenen Einlassmassenstrom reduziert.

Im weiteren Verlauf wurde eine vollständig instationäre CFD-Simulation mit Netzbewegung erstellt. 

Das folgende Video zeigt das Grunddesign des Ventils und das Strömungsverhalten während der Öffnungs- und Schließphase:

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Im Video sind Stromlinien in den Rohren und um das Ventil erkennbar. Die maximalen Geschwindigkeiten treten erwartungsgemäß im Bereich des Ventilkegels auf. Außerdem ist eine Rezirkulationszone zu erkennen, die zu Effizienzverlusten führt:

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Design Optimierung der Konstruktion

Auf der Grundlage des Feedbacks unserer Kunden haben wir einen vollautomatischen Optimierungsfall erstellt. Die Optimierung umfasst vier geometrische Parameter, die gleichzeitig variiert wurden. Ziel ist die Reduktion des Druckabfall (Energieeffizienz) bei gleichbleibendem Massendurchsatz. Die Ergebnisse finden Sie im Video:

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