Messung und aktive Kontrolle der erosiven Aggressivität der Kavitation in Turbomaschinen:
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| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2002
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 8, Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik ; 942 |
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Verzeichnis der verwendeten Symbole VII
1 Einleitung 1
1 1 Zielsetzung und Lösungsweg 2
1 2 Gliederung 3
2 Mechanismen kavitierender Strömungen 5
2 1 Mikroskopische Aspekte 5
211 Bewegung einer sphärischen Blase 6
2111 Grundgleichungen 6
2112 Experimentelle und theoretische Ergebnisse 8
2113 Energetische Betrachtungen 13
212 Bewegung einer Blase in Wandnähe 14
2121 Kelvin-Impuls 15
2122 Theoretische Arbeiten 17
2123 Experimentelle Arbeiten 18
213 Wechselwirkung von Kavitation und Werkstoff 21
2131 Beobachtungen an Einzelbläsen 21
2132 Druckwellen und beginnende Materialschädigung 24
2133 Fortgeschrittene Schädigung 26
2 2 Makroskopische Aspekte 27
221 Blasencluster 27
222 Kavitationstypen 29
223 Wolkenkavitation 30
2 3 Kontrolle kavitierender Strömungen 31
3 Versuchsaufbauten 33
3 1 Stillstehende Modelle 33
3 2 Versuchspumpe 35
4 Messmethoden 39
4 1 Stand der Forschung 40
411 Werkstoff als Sensor 40
412 Echtzeitfähige Messverfahren 41
4 2 Werkstoff als Sensor 43
421 Galvanisch hergestellte Beschichtungen 44
422 Bewertung geschädigter Oberflächen 46
4221 Bilderstellung 46
4222 Bildverarbeitung 46
423 Schadensbild und Schallenergie 52
4 3 Akustische Methode 54
431 Körperschall 54
4311 Wellenarten 54
4312 Dämpfung 55
4313 Abstrahlung 56
432 Akustisches Modell 56
4321 Wirkung einer Druckwelle auf eine ebene Oberfläche 56
V
4322 Definition der Implosionsleistung 57
433 Verarbeitung der akustischen Signale 58
4331 Sensorik 58
4332 Verarbeitungsprinzip 58
4333 Schaltung 60
4334 Statistische Echtzeitbeurteilung der Verarbeitungsergebnisse 63
434 Kalibrierung 65
4341 Anregung 65
4342 Einfluss des Umgebungsmediums 68
435 Übertragung der akustischen Methode auf praktische Anwendungen 72
5 Validierung des akustischen Messsystems 73
5 1 Einzelprofil mit und ohne Luftinjektion 73
5 2 Variation des Betriebszustands der Versuchspumpe 75
521 Betriebsparameter 76
522 Werkstoffuntersuchungen 78
5221 Darstellung 78
5222 Reproduzierbarkeit 78
523 Akustische Untersuchungen 85
524 Kalibrierung des akustischen Messsystems 86
525 Korrelation der Methoden 88
5 3 Abschließende Bemerkungen 90
6 Akustisches Kennfeld der Versuchspumpe 91
6 1 Wasserqualität und Temperatur 91
6 2 Drehzahl 93
6 3 Fördergrad und Kavitationszahl 95
6 4 Luftvolumenstrom 97
6 5 Diskussion 99
651 Dimensionsanalyse 100
652 Reynoldszahl 101
653 Fördergrad und Kavitationszahl 102
654 Luftlieferzahl 105
655 Reproduzierbarkeit der akustischen Messmethode 107
656 Abschließende Bemerkungen 107
7 Aktive Kontrolle der Kavitationsaggressivität 108
7 1 Drehzahl 108
7 2 Luftinjektion 111
7 3 Abschließende Bemerkungen 113
8 Zusammenfassung 115
Anhang A Korrigierter Korrelationskoeffizient 117
Anhang B Berechnung der Eulerzahl bei Grauwertbildern 119
Anhang C Akustische Voruntersuchungen 120
Literatur 121
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