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Effizientes und schallarmes Axialventilatorsystem mit neuartigem zonal optimiertem Nachleitrad (de)
* Presenting author
Abstract:
Axialventilatoren, angewendet beispielweise in Wärmepumpen oder Kältegeräten, werden zwecks niedriger Lärmentstehung häufig ohne Nachleitrad eingesetzt. Dadurch wird ein höherer Energiebedarf der Ventilatoren in Kauf genommen, denn durch Nachleiträder kann der Energieverbrauch bei einem vorgegebenen Fördervolumenstrom erheblich gesenkt werden. Zudem stellt die benötigte Motoraufhängung häufig dennoch eine zusätzliche Lärmquelle dar. Im vorgeschlagenen Beitrag wird die aeroakustische Lärmentstehung einer Rotor-Stator Wechselwirkung, wie sie typischerweise durch ein Nachleitrad oder eine Motoraufhängung gegeben ist, experimentell und numerisch mit der Lattice-Boltzmann Methode untersucht, wobei basierend auf den validierten Simulationsergebnissen Strömungsvisualisierungen durchgeführt werden, die einen Einblick in die Entstehungsmechanismen der relevanten Schallquellen geben. Darauf aufbauend werden Optimierungsansätze generiert und numerisch und experimentell analysiert. Zur industriellen Anwendbarkeit der optimierten Nachleitradgeometrien wird parallel das Erreichen einer Wirkungsgradmaximierung und der notwendigen Trageigenschaften des Nachleitrads sichergestellt. Als Ergebnis wird ein Axialventiltorsystem mit Nachleitrad präsentiert, das die Eigenschaften „hohe Effizienz“, „niedrige Schallentstehung“ sowie die “Tragfunktion für den Motor“ in sich vereint. Charakteristisch für das Nachleitrad ist eine auffällige Einteilung des Nachleitradbereichs in zwei Zonen, eine radial äußere und eine radial innere, wobei diesen Zonen schwerpunktmäßig die akustische und die energetische Optimierung zugeordnet werden kann; und die durch einen umlaufenden Zwischenring getrennt werden, der aerodynamische aber insbesondere auch steifigkeitsfördernde Wirkung hat.