A design process for propellers for the agitation of high viscous fluids based on the design analysis of wind turbine blades

Zusatztext

Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Auslegung axial fördernder Strömungsmaschinen dar. Der untersuchte Typ einer Strömungsmaschine dient der Energiezufuhr in Strömungen hochviskoser Medien. Die dort behandelten hochviskosen Medien verfügen meist über nichtnewtonsche Fluideigenschaften und treten häufig im Bereich der Energie- und Verfahrenstechnik auf. Im Fokus der Arbeit steht als Strömungsmaschine der Propeller. Propeller werden in vielfältigen strömungsmechanischen Fragestellungen eingesetzt. In Form von Windenergieanalagen entziehen Propeller einem Kontrollraum kinetische Energie. Propellerrührer hingegen erhöhen das Energieniveau einer Strömung und beschleunigen diese. Beide Maschinen basieren auf denselben Grundlagen - lediglich die Richtung des Energieflusses ist entgegengesetzt zu betrachten. Die hier eingeführte Auslegungsprozedur basiert auf den Methoden der Windenergieanlagen und kombiniert diese mit der Profilaerodynamik für hochviskose low-Re Strömungen. Die theoretischen Grundlagen der Methoden werden derart umgesetzt, dass die resultierende Strömungsmaschine für einen zuvor gewählten Auslegungspunkt zur Verfügung gestellt werden kann. Im Gegensatz zum klassischen Strömungsmaschinenbau erfordert der Auslegungspunkt zusätzlich die Angabe der viskosen Fluideigenschaften. Kenntnisse über den im Betrieb anfallenden Leistungsbedarf einer Strömungsmaschine sind wesentlich zur Einsparung von Ressourcen. Häufig ist der gewählte Betriebspunkt einer Strömungsmaschine allerdings nicht der Auslegungspunkt. Das Verfahren wird daher derart erweitert, damit das vollständige Leistungskennfeld für den mit der Methode generierte Propeller berechnet werden kann.

Weitere Details