Experimentelle und numerische Untersuchungen an verdrallten Frei- und Prallstrahlen
Untersuchungen zum Ähnlichkeitsverhalten und zur Black Box Modellierung von Propellerrührwerken
Die Auslegung von Rührwerksanlagen, insbesondere in Kläranlagen, gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Hinblick auf Energieeinsparungen. Die von Rührwerken erzeugten verdrallten Frei- und Prallstrahlen spielen dabei eine entscheidende Rolle. Diese Arbeit untersucht theoretische und numerische Ansätze zur Beschreibung dieser Strahlen. Ein Ähnlichkeitsansatz für propellerinduzierte Freistrahlen wurde validiert, optimiert und auf unverdrallte Freistrahlen ausgeweitet. Der Ansatz erfordert lediglich die rührwerkspezifischen Parameter wie Durchmesser, Drehzahl sowie Schub- und Momentenbeiwert, um das Geschwindigkeits- und Turbulenzfeld im zeitlichen Mittel zu berechnen. Basierend auf diesem Ähnlichkeitsansatz wurde eine Black Box Methode entwickelt, die die strömungstechnische Auslegung von Rührwerksanlagen durch numerische Verfahren unterstützt. Diese Methodik ermöglicht eine effiziente Variation der Randbedingungen und führt zu Einsparungen bei Investitions- und Betriebskosten, was anhand eines runden Belebungsbeckens veranschaulicht wird. Die Arbeit richtet sich an Ingenieure und Strömungsmechaniker, die sich mit verdrallten Frei- und Prallstrahlen im Bereich der Rührwerkstechnik befassen.
