Numerische und experimentelle Untersuchung des Einflusses wichtiger Geometrieparameter auf die Performance von Seitenkanalpumpen unter Berücksichtigung der Strömungsverluste

Mit Seitenkanalpumpen können kleine Förderströme auf relativ hohe Drücke gebracht werden. Ihr Wirkungsgrad ist oftmals gering (<50%) und ihre Funktionsweise noch immer nicht voll verstanden. Zudem existieren für Seitenkanalpumpen bis jetzt kaum Richtlinien zur Auslegung. In dieser Arbeit wird die Funktion der Pumpe anhand von Strömungssimulationen erklärt und die Verluste an einem Pumpenmodell aufgezeigt. Um die Verluste in der Seitenkanalpumpe mit Hilfe der Strömungssimulation sichtbar zu machen, werden die in der Pumpe entstehenden dissipativen Verluste aufgeteilt in Verluste aufgrund der turbulenten Dissipation und der viskosen Dissipation. Der Einfluss der Netzgröße und des Turbulenzmodells auf die Simulationsergebnisse inklusive der Verluste werden untersucht. Weiterhin wird der Einfluss verschiedener dimensionsloser Kennzahlen auf die Performance der Pumpe sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Mit diesen Kennzahlen werden unter anderem auch die Geometrieparameter der Pumpe festgelegt. Zu diesen gehören die Schaufelzahl z, das Verhältnis der Seitenkanalhöhe zur Schaufellänge (h/l) sowie das Verhältnis der Seitenkanaltiefe zur Laufradbreite (t/w). Die Parameter werden bei zwei Pumpenmodellen A und B, die als Baukastensystem aufgebaut sind, variiert. Es werden insgesamt 54 Pumpenvarianten vermessen, die teilweise durch rein numerisch berechnete Varianten ergänzt werden. Es kann gezeigt werden, dass die Parameter in einer Wechselwirkung zueinander stehen. Die Wechselwirkungen werden durch die numerisch gebildeten Kennlinien ebenso gezeigt, wie durch die experimentell ermittelten Kennlinien. So können für die Zukunft vermehrt numerische Simulationen zur Weiterentwicklung der Pumpe eingesetzt werden.