@PhdThesis{duepublico_mods_00010258,
  author = 	{H{\"u}wener Dr., Thomas},
  title = 	{Numerische Untersuchung der instation{\"a}ren Str{\"o}mung in einem zweistufigen Turbinenradgasz{\"a}hler},
  keywords = 	{Gasmessung; numerische Simulation; Turbinenradgasz{\"a}hler; Stator; Rotor; Interaktion; Sekund{\"a}rstr{\"o}mung},
  abstract = 	{Der Anteil des Erdgases am Prim{\"a}renenergieverbrauch der Bundesrepublik Deutschland betr{\"a}gt derzeit etwa 21{\%}. Angesichts dieses hohen Betrages kommt der exakten Messung und Abrechung von Gasmengen heutzutage eine gro{\ss}e wirtschaftliche Bedeutung zu. Mit dem Ziel die Me{\ss}genauigkeit eines bestehenden Z{\"a}hlers zu erh{\"o}hen, wird in dieser Arbeit ein zweistufiger Turbinenradgasz{\"a}hler mit Hilfe numerischer Methoden fluiddynamisch untersucht. Der Fortran basierte, parallelisierte Quellcode des Str{\"o}mungsl{\"o}sers ACHIEVE wurde zur Berechnung turbulenter Str{\"o}mungen mit bewegten Geometrien weiterentwickelt und an dokumentierten Testf{\"a}llen verifiziert. Desweiteren wurde der Str{\"o}mungsl{\"o}ser Fluent zur Berechnung der instation{\"a}ren turbulenten Str{\"o}mungen verwendet.Eine umfangreiche zweidimensionale Analyse der Umstr{\"o}mung des Laufrades in der ersten Stufe des Turbinenradgasz{\"a}hlers zeigt Wirbelstrukturen an der Abstr{\"o}mkante, die eine von der Reynolds-Zahl abh{\"a}ngige Umstr{\"o}mung des ersten Rotors verursachen. Im Bezug auf die Praxis wurde diese Abh{\"a}ngigkeit von der Reynolds-Zahl als der sogenannte Hochdruckversatz des Turbinenradgasz{\"a}hlers identifiziert. Diese Ausgabe wurde sowohl durch die Ergebnisse dreidimensionaler Simulationen als auch experimentell best{\"a}tigt.Eine detailierte Betrachtung der Stator / Rotor Interaktionen, besonders in der zweiten Stufe des Z{\"a}hlers, dokumentiert die Auswirkungen des Statornachlaufes auf die Umstr{\"o}mung des stromabw{\"a}rtigen Rotors, die zu starken instation{\"a}ren Schwankungen der Schaufelkr{\"a}fte f{\"u}hren. Eine modifizierte Konstruktion des zweiten Stators reduziert laut Simulation die Amplituden der instation{\"a}ren Schaufelkr{\"a}fte um etwa 47{\%} und bewirkt in der Praxis eine erh{\"o}hte Linearit{\"a}t der Fehlerkurve sowie eine Steigerung der Me{\ss}genauigkeit. Eine DFT-Analyse der instation{\"a}ren Schaufelbelastungen best{\"a}tigt die im Patent vorausgesetzte fluiddynamische Entkopplung der beiden Laufr{\"a}der des Z{\"a}hlers.Neben den zweidimensionalen Betrachtungen wurden dreidimensionale Simulationen der ersten Stufe des Turbinenradgasz{\"a}hlers durchgef{\"u}hrt. Sie best{\"a}tigen die zweidimenionalen Ergebnisse und dokumentieren dar{\"u}berhinaus die Dreidimensionalit{\"a}t der Str{\"o}mung. Die feine Aufl{\"o}sung der Geometrie erlaubt sogar die Analyse der Str{\"o}mung im Spalt zwischen Schaufelspitze des Laufrades und dem Z{\"a}hlergeh{\"a}use. Die Spaltstr{\"o}mung bildet sich {\"a}hnlich einer Couette-Str{\"o}mung aus und wird nicht signifikant durch die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Schaufel beeinflu{\ss}t. Die Grenzgeschichten an Nabe und Geh{\"a}use sogen f{\"u}r eine radial variierende Anstr{\"o}mung des Rotors und offenbaren weitere Optimierungsm{\"o}glichkeiten der Laufradkonstruktion. Die Analyse der Quergeschwindigkeiten im Z{\"a}hler zeigt auf, da{\ss} vor Allem der Nachlauf des Stators und nicht etwa die Querschnittsverengung des Verdr{\"a}ngungsk{\"o}rpers zu Sekund{\"a}rstr{\"o}mungen f{\"u}hren, die eine zeitlich periodische Schwankung der Anstr{\"o}mung des Rotors verursachen.},
  url = 	{https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00010258},
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