Dipl.-Ing. Stephan Berger, Prof. Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud, Technische Universität Hamburg Harburg
Wesentliche Aspekte beim Entwurf eines Propellers sind aus hydrodynamischer Sicht: (a) ein guter Propulsionswirkungsgrad und (b) ein kontrolliertes und reduziertes Auftreten von Kavitation und damit eine geringe Neigung des Propellers, Vibrationen zu erregen sowie Lärm in die Umgebung abzustrahlen. Diese beiden Entwurfsziele stehen häufig im Widerspruch zueinander: Maßnahmen, die die Effizienz verbessern, können zu verstärkt auftretender Kavitation führen, und eine Reduzierung der Kavitationsausbreitung geschieht in der Regel zu Lasten der Effizienz. Um einen guten Propeller zu entwerfen, ist es erforderlich, sowohl den Wirkungsgrad als auch das Kavitationsverhalten des Entwurfs bewerten zu können. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dieser Fragestellung. Die Bestimmung des Verhaltens von auf den Flügeln auftretender Schichtkavitation ist heutzutage Stand der Technik. Darauf aufbauend wird in der Arbeit die Kavitationsprognose um ein numerisches Modell für den kavitierenden Spitzenwirbel ergänzt, das die Kavitationsdynamik durch eine quasi-zweidimensionale Betrachtung auf Basis der Rayleigh-Plesset-Gleichung approximiert. Die Resultate der numerischen Simulationen werden mit Versuchsergebnissen verglichen. Durch eine verlässliche Prognose des Kavitationsverhaltens können beim Propellerdesign Entwurfsreserven minimiert werden, um so unter Einhaltung von Grenzwerten bzgl. der Geräuschabstrahlung einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.
Dipl.-Ing. Stephan Berger, Prof. Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud, Technische Universität Hamburg Harburg