Newsletter 07/2014


Simulation und Berechnung von Ventilatoren und Laufrädern

Statischer / dynamischer Festigkeitsnachweis


Festigkeitsnachweis nach FKM



Die FKM bietet eine komfortable Auswertung von Bauteilen unter statischer und dynamischer Belastung. Hier sind auch Nachweise für Zeitfestigkeit und Dauerfestigkeit unter Temperatureinwirkungen möglich.













Festigkeitsnachweis von Schraubverbindungen



Ein häufiges Verbindungsmittel bei Laufrädern sind vorgespannte Schrauben, welche statischen, dynamischen und thermischen Einflüssen widerstehen müssen. Die Bewertungen von Festigkeit und Flächenpressung der Schrauben kann nach VDI2230 erfolgen.

Strömungssimulation


Strömungssimulation



Der geförderte Volumenstrom eines Ventilators oder Gebläses wird im Wesentlichen durch die Schaufelform bestimmt. Mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation können die etablierten Auslegungsmethoden unterstützt werden, z.B. bei hohen Turbulenzen im Anströmbereich oder gänzlich unbekannten Anströmverhältnissen.

Die numerische Strömungssimulation erlaubt es zudem, schnell und effektiv Volumenströme und Druckverhältnisse im Detail auszuwerten. Desweiteren können thermische Effekte in Folge von Kompressionen inkl. der angrenzenden Bauteiltemperaturen untersucht werden.

Ebenso die Durchmischung mehrerer Fluide oder Phasen, falls die Schaufelform als Mischer zum Einsatz kommt.

Kopplung von FEM und CFD

Kopplung von CFD und FEM



Häufig ist es schwierig die tatsächliche Belastung auf umströmte Bauteile zu definieren. Eine CFD-Analyse bietet hier die Möglichkeit die wirkenden Kräfte zu bestimmen, welche dann für eine Festigkeitsanalyse als Belastung aufgegeben werden.

Containment

Containment / Sicherheitsbehälter



Bei Systemen mit hohen Innendrücken und der Möglichkeit einer Überbeanspruchung können sich im Havariefall Elemente mit hoher Geschwindigkeit lösen. Dies stellt eine große Gefahr für Menschen und andere sicherheitsrelevante Bereiche dar.

Um den Schaden zu minimieren, werden Sicherheitsbehälter um kritische Elemente gebaut. Hier ist der Nachweis der Durchstoßfestigkeit zu erbringen.

Rotordynamik


Rotordynamik



Mit Hilfe der Rotordynamik können z.B. Effekte durch Unwuchten oder Lagersteifigkeiten und -dämpfungen untersucht werden. Dadurch können kritische Frequenzen ermittelt werden und genaue Aussagen über die Verformungen im betrachteten Drehzahlbereich getroffen werden.











Modalanalyse



Die Eigenfrequenzen eines Laufrades sollten außerhalb der Erregerfrequenz liegen. Eine Modalanalyse gibt hier Aufschluss über die Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen. Die Bewertung erfolgt mit dem Campbell Diagramm.

Ihre Ansprechpartner

Strukturmechanik

Dr.-Ing. Maik Brehm
+49 (0)7321 9343-137

Produktentwicklung

B.Sc. Patrick Laun
+49 (0)7321 9343-135

Niederlassung Hamburg

Dipl.-Ing. Alexander Haas
+49 (0)40 3037766-01

Strömungsmechanik

Dr. sc. techn. Christian Mielke
+49 (0)7321 9343-16

Niederlassung Homburg/Saar

Dipl.-Ing. (FH) Oliver Herz
+49 (0)6826 9331811

Impressum

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Ingenieurbüro für Struktur-
analyse, FEM, CFD
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89518 Heidenheim

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