Inzicht in stromingsturbulentie

Apparaten

Draagbare balancer & Trillingsanalyzer Balanset-1A

Onderdelen

Optische sensor (Lasertachometer)

Complete vibratiediagnose- en balanceerset van Vibromera, inclusief vier vibratiesensoren met kabels, een signaalinterfacemodule, lasertachometer met magneetstatief, digitale weegschaal, USB-kabel en een draagtas. Het systeem is ontworpen voor het balanceren van rotoren in het veld en voor conditiebewaking van industriële apparatuur.

Apparaten

Magnetische standaard afmeting-60-kgf

Onderdelen

Dynamische balancer "Balanset-1A" OEM

Definitie: Wat is stromingsturbulentie?

Stromingsturbulentie is een chaotische, onregelmatige vloeistofbeweging die wordt gekenmerkt door willekeurige snelheidsfluctuaties, wervelende wervelingen en wervelingen in pompen, ventilatoren, compressoren en leidingsystemen. In tegenstelling tot een vloeiende laminaire stroming, waarbij vloeistofdeeltjes zich in geordende parallelle paden bewegen, vertoont turbulente stroming een willekeurige driedimensionale beweging met continu variërende snelheid en druk. In roterende machines veroorzaakt turbulentie onregelmatige krachten op waaiers en bladen, waardoor breedbandige trillingen ontstaan. trillingen, lawaai, energieverlies en bijdragen aan componentvermoeidheid.

Hoewel enige turbulentie onvermijdelijk en in veel toepassingen zelfs wenselijk is (turbulente stroming zorgt voor betere menging en warmteoverdracht), zorgt overmatige turbulentie door slechte inlaatcondities, afwijkende werking of stromingsscheiding voor trillingsproblemen, vermindert de efficiëntie en versnelt de mechanische slijtage in pompen en ventilatoren.

Kenmerken van turbulente stroming

Stroomregime-overgang

De overgang van laminaire naar turbulente stroming vindt plaats op basis van het Reynoldsgetal:

Reynoldsgetal (Re): Re = (ρ × V × D) / µ
Waarbij ρ = dichtheid, V = snelheid, D = karakteristieke afmeting, µ = viscositeit
Laminaire stroming: Met betrekking tot < 2300 (glad, geordend)
Overgangs: Re 2300-4000
Turbulente stroming: Re > 4000 (chaotisch, onregelmatig)
Industriële machines: Werkt bijna altijd in een turbulente situatie

Turbulentie-eigenschappen

Willekeurige snelheidsschommelingen: De momentane snelheid varieert chaotisch rond het gemiddelde
Wervelingen en wervelingen: Wervelende structuren van verschillende groottes
Energiecascade: Grote wervelingen vallen uiteen in steeds kleinere wervelingen
Mengen: Snelle menging van momentum, warmte en massa
Energieverlies: Turbulente wrijving zet kinetische energie om in warmte

Bronnen van turbulentie in machines

Inlaatverstoringen

Slecht inlaatontwerp: Scherpe bochten, obstakels, onvoldoende rechte lengte
Werveling: Voorrotatie van de vloeistof die de waaier/ventilator binnenkomt
Niet-uniforme snelheid: Snelheidsprofiel vervormd ten opzichte van ideaal
Effect: Verhoogde turbulentie-intensiteit, verhoogde trillingen, verminderde prestaties

Stroomscheiding

Ongunstige drukgradiënten: Stroming scheidt zich van oppervlakken
Off-Design-werking: Verkeerde stroomhoeken veroorzaken scheiding op de bladen
Kraam: Uitgebreide scheiding aan de zuigzijde van het blad
Resultaat: Zeer hoge turbulentie-intensiteit, chaotische krachten

Wake-regio's

Turbulente kielzog stroomafwaarts van bladen, stutten of obstakels
Hoge turbulentie-intensiteit in de kielzog
Stroomafwaartse componenten ervaren onstabiele krachten
De interactie tussen bladen en kielzog is belangrijk bij machines met meerdere fasen

Hoge-snelheidsregio's

De turbulentie-intensiteit neemt over het algemeen toe met de snelheid
Waaiertipgebieden, uitlaatmondstukken en gebieden met hoge turbulentie
Creëert lokaal hoge krachten en slijtage

Effecten op machines

Trillingsgeneratie

Breedbandtrilling: Turbulentie creëert willekeurige krachten over een breed frequentiebereik
Spectrum: Verhoogde ruisvloer in plaats van discrete pieken
Amplitude: Neemt toe met de turbulentie-intensiteit
Frequentiebereik: Meestal 10-500 Hz voor turbulentie-geïnduceerde trillingen

Geluidsgeneratie

Turbulentie is de voornaamste bron van aerodynamisch geluid
Breedband "suizend" of "ruisend" geluid
Geluidsniveau evenredig met snelheid^6 (zeer gevoelig voor snelheid)
Kan een dominante geluidsbron zijn bij hogesnelheidsventilatoren

Efficiëntieverliezen

Turbulente wrijving verstoort energie
Vermindert drukstijging en stroomlevering
Typische turbulentieverliezen: 2-10% van het ingangsvermogen
Neemt toe bij afwijkende werking

Vermoeidheid van onderdelen

Willekeurig fluctuerende krachten creëren cyclische spanning
Hoogfrequente stresscycli
Draagt bij aan blad en structuur vermoeidheid
Vooral zorgwekkend bij hoge snelheden

Erosie en slijtage

Turbulentie versterkt erosie bij schurend gebruik
Door turbulentie zwevende deeltjes botsen op oppervlakken
Versnelde slijtage in gebieden met veel turbulentie

Detectie en diagnose

Trillingsspectrumindicatoren

Verhoogde breedband: Hoge ruisvloer over het hele spectrum
Gebrek aan discrete pieken: In tegenstelling tot mechanische fouten met specifieke frequenties
Afhankelijk van de stroming: Het breedbandniveau varieert met de stroomsnelheid
Minimum bij BEP: Laagste turbulentie op ontwerppunt

Akoestische analyse

Geluidsdrukniveaumetingen
Toename breedbandruis duidt op turbulentie
Akoestisch spectrum vergelijkbaar met trillingsspectrum
Richtmicrofoons kunnen bronnen van turbulentie lokaliseren

Stroomvisualisatie

Computational Fluid Dynamics (CFD) tijdens ontwerp
Stroomstreamers of rookvisualisatie in test
Drukmetingen die fluctuaties laten zien
Particle Image Velocimetry (PIV) in onderzoek

Mitigatiestrategieën

Verbeteringen in het inlaatontwerp

Zorg voor voldoende rechte pijplengte stroomopwaarts (minimaal 5-10 diameters)
Verwijder scherpe bochten direct voor de inlaat
Gebruik stroomrichters of draaivleugels
Klokkenvormige of gestroomlijnde inlaten verminderen de turbulentiegeneratie

Optimalisatie van het werkpunt

Werken nabij het beste efficiëntiepunt (BEP)
De stromingshoeken komen overeen met de bladhoeken, waardoor de scheiding tot een minimum wordt beperkt
Minimale turbulentiegeneratie
Variabele snelheidsregeling om het optimale punt te behouden

Ontwerpwijzigingen

Vloeiende overgangen in stromingskanalen (geen scherpe hoeken)
Diffusoren om de stroming geleidelijk te vertragen
Wervelonderdrukkers of anti-wervelinrichtingen
Akoestische voering om turbulentie-gegenereerd geluid te absorberen

Turbulentie versus andere stromingsverschijnselen

Turbulentie versus cavitatie

Turbulentie: Breedband, continu, stroomafhankelijk
Cavitatie: Impulsief, hogere frequentie, NPSH-afhankelijk
Beide: Kunnen naast elkaar bestaan, beide creëren breedbandtrilling

Turbulentie versus recirculatie

Turbulentie: Willekeurig, breedbandig, aanwezig bij alle stromen
Recirculatie: Georganiseerde instabiliteit, laagfrequente pulsaties, alleen bij lage stroming
Relatie: Recirculatiezones zijn zeer turbulent

Stromingsturbulentie is een inherent kenmerk van vloeistofstroming met hoge snelheid in roterende machines. Hoewel onvermijdelijk, kunnen de intensiteit en effecten ervan worden geminimaliseerd door een correct inlaatontwerp, bediening dicht bij het ontwerppunt en stromingsoptimalisatie. Inzicht in turbulentie als bron van breedbandige trillingen en geluid maakt onderscheid mogelijk tussen mechanische storingen met een discrete frequentie en leidt tot passende corrigerende maatregelen, gericht op de stromingsomstandigheden in plaats van mechanische reparaties.

← Terug naar hoofdindex

Wat is stromingsturbulentie? Onstabiele stromingsvibratie

Gepubliceerd door admin op oktober 31, 2025 oktober 31, 2025