Schaufelprofile

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Schaufelprofile

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► IMPELLER | Blade profiles

Für die Profilierung der Schaufeln (Haupt- und Zwischenschaufeln) werden die Schaufeldicken für den Innen- (Hub) und Außenschnitt (Shroud) jeweils an der Vorderkante, an der Hinterkante und jeweils an den Stützpunkten entlang der Schaufel in Strömungsrichtung vorgegeben. Beim Erstentwurf werden typische Werte in Abhängigkeit vom Laufraddurchmesser d2 vorgeschlagen (siehe Approximationsfunktionen).

2 Laufradtypen weisen spezielle Dickenverteilungen auf:

•Abwasser-Pumpen haben eine großer Schaufeldicke an der Vorderkante, um die Ablagerung von Feststoffen zu vermeiden. Ab 20% der Schaufellänge ist die Dicke konstant bis zur Hinterkante.

•Inducer-Pumpen haben eine sehr kleine Schaufeldicke an der Vorderkante, um die Saugfähigkeit zu verbessern. Die sehr kleine Schaufeldicke an der Vorderkante wächst bis etwa 40%...80% der Teilung (t=πd/nBl), um dann die konstante Schaufeldicke zu erreichen. Die Dickenverteilung ist dabei asymmetrisch und angeschärft nur auf der Saugseite der Schaufel.

Die Darstellung des Dickenverlaufes erfolgt über der relativen Schaufellänge (0 = Vorderkante, 1 = Hinterkante).

 

Jede Profildicken-Kurve hat ein Popup-Menü (Rechtsklick), um deren Eigenschaften zu verwalten.

"Polyline to Bezier" konvertiert eine importierte Polylinie in eine Bezier-Kurve, wobei die Anzahl der Bezierpunkte vorgegeben werden kann.

"Load profile from profile manager" ermöglicht die Nutzung von Dickenverteilungen vordefinierter Profile.

"Convert to Bezier" ist nur verfügbar für Dickendefinitionen über Polylinien und konvertiert diese in eine Bezier-Kurve, sehr ähnlich zu "Polyline to Bezier".

 
Die Position der Kontrollpunkte kann verändert werden durch Verschieben per Maus oder durch Rechtsklick und Eingabe spezifischer Werte.

Für die Werte-Eingabe kann alternativ eine relative oder absolute Position entlang der Schaufel verwendet werden.

Asymmetrie an den Schaufelkanten

Die Dicke an Vorder-/ Hinterkante ist bereits durch die Blade properties festgelegt, aber eine asymmetrische Dickenverteilung relativ zur Skelettlinie kann erzeugt werden durch die Anpassung des zentralen ersten/ letzten Kontrollpunkts.

Die Asymmetrie kann festgelegt werden als absoluter Abstand zur Skelettlinie.

 

Zum Entwurf des Schaufelprofils können folgende globale Einstellungen auf der rechten Seite vorgenommen werden:

Design Mode

Linear

Lineare Interpolation zwischen den Stützpunkten.

Freeform

Zur Darstellung wird ein Bezierpolynom verwendet, welches von der Vorder- zur Hinterkante verläuft.

Leading/ Trailing edge rounded: Die Vorder-/Hinterkanten können optional abgerundet werden. Wenn eine Polylinie geladen wurde, wird der Wert automatisch gesetzt und kann nicht verändert werden.

Linked to Main

Nur für Zwischenschaufeln möglich: Das Schaufelprofil der Zwischenschaufel wird an das Profil der Hauptschaufel gekoppelt.

Basic settings

Apply thickness to

Meanline
Die Schaufeldicke wird zu beiden Seiten der Skelettlinien angetragen.

Pressure side & Sucction side
Die Dicke wird nur einseitig angetragen.
In diesem Fall steht die Funktion "Asymmetry at edges" nicht zur Verfügung.

Thickness definition

Die "Thickness definition" bestimmt die Art und Weise wie die Dicken beidseitig an die 3D-Skelettlinien angetragen werden, so dass Schaufeldruck- und -saugseite entstehen. Es werden die folgenden 3 Definitionen unterstützt:

Perpendicular to mean surface
Dieses Verfahren trägt die Dickenwerte entlang der Normale der Skelettfläche an, welche durch die Skelettlinien bestimmt wird.

Perpendicular to mean line (empfohlen)
Dicken werden orthogonal zur Skelettlinie innerhalb der Stromflächen entlang der geodätischen Kurve aufgetragen. Verglichen mit der ersten Methode hängt dieser Dickenauftrag lediglich von den Meanlines selbst und nicht von deren Lage zueinander ab. Speziell für stark gekrümmte Schaufelgeometrien erhält man dadurch eine höhere Stabilität bei der Verschneidung mit Trag- und Deckseite.

Tangential
Bei diese Methode werden die Dicken punktweise entlang des zugehörigen Großkreises aufgetragen.

SS-PS-Coupling

None
Alle Punkte können ohne Kopplung zueinander bewegt werden.

Symmetric
Die Profile von Druck- und Saugseite sind aneinander gekoppelt, so dass eine symmetrische Dickenverteilung entsteht.

Constant distance
Ermöglicht eine Verlagerung der entworfenen Profildicke, ohne die Dickenverteilung selbst zu verändern.

Flexible length position

Ermöglicht die horizontale Bewegung aller Stützpunkte.

Same point count

Ermöglicht das einheitliche Setzen der Anzahl der inneren Kontrollpunkte für den Innen- und Außenschnitt an Schaufeldruck- und -saugseite

Hub to Shroud/Tip (spanwise)

Die Dickenverteilung vom Innenschnitt (hub) zum Außenschnitt (shroud/ tip) kann hier spezifiziert werden.

2 Eigenschaften stehen zur Verfügung:

•Identical profiles: Alle Profile haben dieselbe Dickenverteilung.

•Thickness exponent: Beeinflusst den Übergang der inneren Profile von der Trag- zur Deckscheibe. Der Standard entspricht einem linearen Übergang.

Tapering at TE

Mit dem Tapering kann man eine lineare Schaufeldicken-Reduzierung zur Schaufelhinterkante realisieren.
Der Zweck ist eine gewisse Beeinflussung der Energieübertragung im Laufrad durch die Anpassung des bereits festgelegten Schaufelwinkels an der Hinterkante βB2.

3 Eigenschaften stehen zur Verfügung:

•Tapering mode: definiert das grundsätzliche Tapering - kein Tapering, an der Druckseite (PS) oder an der Saugseite (SS)

•Start position: relative Längenposition für den Beginn der Dickenreduzierung (entsprechende r- und z-Koordinaten werden informativ im Diagramm dargestellt)

•TE thickness: reduzierte Dicke an der Schaufel-Hinterkante

Mögliche Warnungen

Problem

Lösungsmöglichkeiten

Pressure and suction side (...) are intersecting or swapped.

Die Schaufelseiten schneiden sich oder sind vertauscht (auf der falschen Seite). Normalerweise kann dies nur auftreten, wenn Profildaten aus einer Datei geladen wurden.

Importierte Profil-Daten prüfen:
a) Druck- und Saugseite schneiden sich nicht
b) Druckseite liegt immer oberhalb der Saugseite

Profile of Main/ Splitter blade exceeds its valid range.

Das Profile ist für relative Bladelänge definiert, die außerhalb von 0% bis 100% liegen.

Importierte Profil-Daten prüfen, oder die Beziér Kontrollpunkte korrigieren, so dass sie zwischen 0% und 100% liegen.

Loaded profiles do not correspond to settings of design mode

Profileigenschaften, die per Kontextmenu im Entwurfsdialog definiert worden sind, passen nicht zu den Einstellungen in design mode.

Das kann auftreten, wenn die Dickenverteilung aus dem Profilmanager geladen wurde:

a) Checkboxen LE rounded und TE rounded überprüfen und ggf. anpassen

b) Anwendung der Dickenverteilung auf beide Schnitte, Innen- und Außenschnitt, oder Wahl von identical profiles

Blade thickness values don't match target thickness on LE/TE.

Derzeitige Profildicken an der Vorder-/Hinterkante stimmen nicht mit den Angaben aus dem Blade properties-Dialog überein.

Importierte Profile-Datei prüfen, ob die Werte mit denen aus dem Blade properties-Dialog für Vorder- und Hinterkante übereinstimmen.

Pressure/Suction side at Hub/Shroud:
max. thickness seems too high to get smooth surface.

Die Kombination von hoher Schaufeldicke und hoher Skelettlinien-Krümmung führt zu degenerierten Schaufelprofilen und verhindert die Erzeugung glatter Schaufelflächen.

Entweder die Schaufeldicke auf der angegebenen Profilseite oder die Skelettlinien-Krümmung auf der angegebenen Span-Position muss reduziert werden.

Internal blade thickness is lower than specified in Blade properties dialog.

Ändert man im Nachhinein die Schaufeldicke an der Vorder- oder Hinterkante im Blade properties-Dialog, ist die Dicke der Schaufel an den inneren Kontrollpunkte davon unbeeinflusst. Es kommt leicht dazu, dass die Dicke an Vorder- und Hinterkante größer ist als in der Mitte der Schaufel.

Anpassen der inneren Kontrollpunkte