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Modellversuch

Wenn bei der experimentellen Untersuchung an einem Objekt oder Vorgang technische oder wirtschaftliche Gründe gegen Messungen unter Originalbedingungen (bspw. hinsichtlich Baugröße, Drehzahl, Stoffeigenschaften) sprechen, können die Messungen auch im Rahmen von Modellversuchen erfolgen. 

Speziell bei hydraulischen Strömungsmaschinen (Kreiselpumpen, Wasserturbinen, Strömungsgetriebe) können Modellversuche durchgeführt werden: 

  • an maßstäblich verkleinerten Ausführungen 
  • und/oder bei reduzierter Drehzahl 
  • und ggf. unter Verwendung eines Ersatzfluids 

Die Vorteile von Modellversuchen sind: 

  • geringere Abmessungen des Versuchsobjekts und des Prüfstands, 
  • geringere Leistungen/Betriebskosten beim Versuch, 
  • ggf. leichtere Handhabung des Fluids (z. B. kaltes Wasser anstelle von Heißwasser oder von giftigen, brennbaren, Flüssigkeiten), 
  • Genauigkeit bei Übertragung der Ergebnisse von hochgenauen Modellversuchen höhere als bei Messung unter Originalbedingungen in der Anlage. 

Bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Modellversuchen sowie der Übertragung der Ergebnisse auf die originalgroße Maschine und/oder die Original-Betriebsbedingungen sind die Ähnlichkeitsgesetze zu beachten bzw. anzuwenden. Wesentliche Gesichtspunkte sind: 

  • Einhaltung der geometrischen Ähnlichkeit, einschließlich Spaltweiten, wenn möglich auch Oberflächenrauheit; auch Längenänderungen durch elastische und thermische Verformungen sind zu beachten 
  • Umrechnung der Versuchsergebnisse auf der Basis der Modellgesetze 
  • Dynamische Ähnlichkeit meist nicht erfüllbar; bei unvermeidbarer Verletzung: Anwendung von Korrekturen auf die umgerechneten Ergebnisse, z. B. die sogenannte Wirkungsgradaufwertung bei Verletzung der Reynoldszahl-Gleichheit bei Modellversuch und Originalbedingungen 
  • Bei Modellversuchen zur Kavitation: Beachtung der Flüssigkeitseigenschaften (Keimgehalt, Gasgehalt)

Modellversuch