Weitere Ungenauigkeiten ergeben sich aus den diversen anderen Werten die aus Diagrammen abgelesen werden, wie der Auslasswinkel, Epsilon oder km1 bzw. km2 sowie die Annahme der Versperrungsfaktoren k1 und k2.

4      Netz Erzeugung mit ANSYS Workbench

4.1   Flächendefinition

Zu Beginn der Netzerzeugung wurden alle Flächen definiert (siehe Abb.2). Es empfiehlt sich sinnvolle Namen für die Einzelnen Regionen zu wählen um im späteren Pre-Processing schneller voran zu kommen. Beim späteren verfeinern des Netzes sollte ebenfalls darauf geachtet werden dass die Regionen den gleichen Namen behalten.

Ist dies der Fall kann das Netzt des ersten Pre-Processes gelöscht und dass neue eingelesen werden. Dies spart Zeit da alle Einstellungen des Pre-Processings beibehalten werden können und die Rechnung sofort gestartet werden kann.

·         Blau: Outlet

·         Grün: Inlet

·         Türkis: Schaufel

·         Hellblau: Wand

·         Lila: Per1

·         Gelb: Per2

Abb. 2: Flächendefinition der Geometrie

4.2   Netz Erzeugung grobes Netz

Nachdem alle Flächen definiert waren, wurde das grobe Netz erstellt. Da dass Netz nicht genau sein muss wurde auf aufwendige Vernetzung verzichtet und lediglich zwei Face Spacings eingesetzt. Ein Face Spacing bezog sich auf die Schaufel, dass zweite auf alle übrigen Flächen. Beide Face Spacings wurden gleich groß, mit einer Constant Edge Lenght von 10mm gewählt.

Tabelle 2 zeigt die Daten des groben Netzes. Abbildung 3 zeigt das grobe Netz.

Abb. 3: Grobes Netz

Tabelle 2: Netz Statisitk Grobes Netz

4.3   Netz Erzeugung feines Netz

Nachdem das grob vernetze Schaufelmodell berechnet und Ausgewertet war, konnte das grobe Netz sinnvoll verfeinert werden.

Hierfür wurden Plots des Post-Processings zur Hilfe geholt.

Für die Auswertung des groben Netzes von Bedeutung, ist der dimensionslose Wandabstand y+ (Kap. 7.3). Er beschreibt die Grenzschicht der Strömung an der Schaufel und liegt bei der groben Vernetzung zwischen 20 und 2000. Der Wert sollte jedoch direkt auf der Schaufel ungefähr den Wert “1“ haben, um die Strömungsrandschicht richtig aufzulösen. Aus diesem Grund, wurde auf der Schaufel ein Inflation-Layer mit 6 Schichten erzeugt.

Da die Inflation-Layer am Ende der Schaufel sehr spitz zulaufen wurde zusätzlich ein Edge-Spacing mit Line-Controll erzeugt, so dass am Ende der Schaufel die Grenzschicht besser aufgelöst werden kann.

Des Weiteren wurde die Größe des Netzes über Face-Spacing weiter verfeinert um näher an die gewünschten Daten aus BladeGen heran zu kommen.

Tabb.3 zeigt die Daten des verfeinerten Netzes. In Abbildung 4 ist das grobe Netz mit Inflation-Layer und Edge-Spacing dargestellt.

Abb. 4: Feine Vernetzung, oben rechts Edge-Spacing mit Line-Controll über die Schaufelbreite, unten rechts Inflation-Layer

Tabelle 3: Netz Statistik feines Netz

5      Pre-Processing

5.1   Randbedingungen

Zu Beginn des Pre-Processings wurden alle Randbedingungen für die verschiedenen Regionen (Flächen) eingestellt. Die wichtigsten Einstellung zu den jeweiligen Flächen sind im Folgenden dargestellt.

Tabelle 4: Wichtigste Randbedingungen

5.2   Domaineinstellungen

In den Domain Einstellungen wurde zunächst dem gesamten Strömungsraum eine Rotationsbewegung mit der Drehzahl vorgegeben, damit in der Berechnung auch die Fliehkräfte berücksichtigt werden.

Der Referenzdruck auf den sich später die Drücke beziehen wurde auf 0 bar gesetzt. Die Gleichung für die Wärmeübertragung wurde ausgeschalten. Als Turbulenzmodell wird das SST-Modell gewählt, welches im Freistrahl mit dem k-e-Modell rechnet und in Wand nähe das k-w-Modell benutzt.

5.3   Solvereinstellungen

In der Solvereinstellung werden die Randbedingungen der Rechnung sowie ein Monitoring für die Förderhöhe eingestellt.

Die Randbedingungen beziehen sich auf die Iterationen (Rechenschritte), Konvergenz der Residuumen (zu erreichende Genauigkeit der Simulation) und auf das Diskretitierungsschema.