Um die Durchströmung lufttechnischer Anlagen zu gewährleisten sind Lüfterräder radialer Bauart mit relativ kurzen Schaufeln in Vorwärtskrümmung - sogenannte Trommelläufer - weit verbreitet. Sie werden in Deutschland von zahlreichen, überwiegend mittelständischen Unternehmen entwickelt und gebaut. Trommelläufer zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau, kleinen Bauraum und relativ geringe Strömungsgeräusche aus. Trotz der weiten Verbreitung dieser Ventilatoren entzieht sich ihre Auslegung bislang weitgehend analytischen und numerischen Methoden, und die erzielbaren Wirkungsgrade sind aufgrund der komplexen Strömungsverhältnisse relativ gering. Nach heutigem Stand der Technik werden Trommelläufer rein experimentell optimiert, was aufgrund der Vielzahl praxisrelevanter Einflussparameter (beengter Bauraum, Zu- und Abströmung, etc.) mit großem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher,
* die numerische Berechnung und Auslegung von Trommelläufern zu ermöglichen,
* höhere Wirkungsgrade zu erzielen,
* den Bauraum zu minimieren und
* die Geräuschemission zu reduzieren.

Hierzu sind geeignete numerische Verfahren und Turbulenzmodelle systematisch zu erproben und die erzielten Ergebnisse mit Messungen ausgeführter Konstruktionen abzugleichen. Aufgrund der erzielten Ergebnisse sollen die bestehenden empirischen Auslegungsregeln evaluiert und verbessert werden. Da Trommelläufer relativ empfindlich auf ungleichmäßige und drallbehaftete Zuströmungen reagieren, bilden diese Fälle einen Schwerpunkt der Untersuchungen.

Der Entwicklungs- und Erprobungsaufwand für Trommelläufer kann hiermit minimiert und die Entwicklungszeiten komplexer Lufttechnischer Anlagen können verkürzt werden. Die Vorteile durch dieses Projekt liegen für kleine und mittelständische Unternehmen in einer effizienten Entwicklungsstrategie mit höherer Produktqualität (Entwicklungszeit, Bauraum, Energieeffizienz und Geräusch), die auf praxisrelevante Einsatzgebiete angepasst ist.

• Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank (Projektleitung)

BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung

• Gronbach Vertriebs GmbH, Wasserburg a.I.Bosch Siemens Hausgeräte GmbH, BerlinCFX Berlin Software GmbH

IngenieurNachwuchs 2007