Mit diesem FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren ist es möglich, mit wenigen Parameter-Einstellungen komplexe 3D-Hexaedermodelle für die FEM-Analyse vollautomatisch zu generieren. FEM-Erfahrungen und der Einsatz von sehr teuren 3D-Netzgeneratoren zur FEM-Simulation von Radialventilatoren sind damit nicht mehr erforderlich. Dieses Programm kann selbst von einem Auszubildenden oder Studenten ohne großen Schulungsaufwand bedient werden.
Inhaltsverzeichnis
FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren unter Fliehkraft
2D-Geometrie:
3D-Geometrie:
Belastung, Lagerung und Werkstoff
Erforderliche Genauigkeit
Welche Spannungen interessieren
Hauptspannungen S1 + S2
Einsatzgebiet
Schritt 1: Variationsprogramm starten
Geometrie definieren
2D-Geometrie erzeugen
Netz-Schichten erzeugen
Netz: Rotieren und Speichern
Schritt 2: HEX8-Modell importieren
FEM-Analyse
Ergebnisauswertung
FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren unter Fliehkraft
Mit diesem FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren ist es möglich mit wenigen Parametern-Einstellungen komplexe 3D-Hexaedermodelle für die FEM-Analyse vollautomatisch zu generieren. FEM-Erfahrungen und der Einsatz von sehr teuren 3D-Netzgeneratoren zur FEM-Simulation von Radialventilatoren sind damit nicht mehr erforderlich. Dieses Programm kann selbst von einem Auszubildenden oder Studenten ohne großen Schulungsaufwand bedient werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2D-Geometrie:
- Boden-Innenradius
- Deckel-Innenradius
- Außendurchmesser
- Mittelpunkt Schaufelkrümmung
- Anzahl Schaufeln
- Schaufeldicke
3D-Geometrie:
- Deckel-Bauhöhe
- Schaufel-Bauhöhe
- Boden-Bauhöhe
- Kragen-Bauhöhe
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Belastung, Lagerung und Werkstoff
Die Struktur wird durch Fliehkraft (wird auch als Zentrifugalkraft oder Corioliskraft bezeichnet) belastet, hervorgerufen durch Rotation mit einer Drehzahl von 3000 u/min um die Z-Achse. Das FEM-Modell ist am Innenradius des Bodens in X-, Y- und Z-Richtung gelagert. Der Werkstoff ist Stahl mit einem E-Modul von 210 000 N/mm2 und einer Dichte von 7800 kg/mm3. Die voreingestellten Werte können vom Nutzer bei Bedarf überschrieben werden.
Erforderliche Genauigkeit
Die generierten FEM-Netze bestehen alle aus gleichmäßigen und geraden Hexaeder-Volumenelementen die sich durch eine sehr hohe Genauigkeit auszeichnen.
Es wurde auch der Einsatz von Tetraeder-Volumenelementen mit einem vollautomatischen Netzgenerator geprüft, diese FEM-Netze sind bei diesen geringen Laufrad-Wandstärken von 4 – 10 mm jedoch nicht geeignet.
Welche Spannungen interessieren
Es interessieren die Mises-Vergleichsspannung (nach der Gestaltänderungs-hypothese) sowie die maximale und minimale Hauptspannung S1 und S2 am Außenradius der Laufräder.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
v.Mises-Vergleichsspanung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
( ist immer positiv)
Hauptspannungen S1 + S2
Da die Laufräder senkrecht auf der XY-Ebene stehen müssen die Haupt-spannungen aus der Normalspannung Sigma X und Sigma Z bestimmt werden:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
S1 -> größter Wert ist immer positiv -> Zugspannung
S2 -> größter Wert ist immer negativ -> Druckspannung
Einsatzgebiet
Das Variationsprogramm kann eingesetzt werden zur FEM-Simulation von:
- Radialventilatoren
- Axialventilatoren
- Radialpumpen
- Axialpumpen
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