Mit der Getriebefan-Technologie werden hohe Nebenstromverhältnisse und damit effizientere und leisere Flugantriebe möglich. Bei dieser Triebwerksarchitektur ist die Optimierung des Ölsystems im integralen Höchstleistungsgetriebe unerlässlich, insbesondere hinsichtlich dessen Kühlfunktion. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass der Ölausbreitung über die Zahnflanken infolge der Ölstrahl-Zahnrad-Interaktion (ÖZI) eine wichtige Rolle für die mittels Einspritzschmierung erzielte Kühlwirkung zukommt. Dennoch ist die Charakterisierung der ÖZI bislang lückenhaft.
In dieser Arbeit wird die ÖZI mittels numerischer Strömungssimulation (CFD) zugänglich gemacht. Der dreidimensionale und transiente Strömungsprozess wird hochaufgelöst abgebildet, wodurch dessen quantitative Analyse möglich wird. Zum Einsatz kommen die gitterbasierte Volume-of-Fluid(VOF)-Methode und erstmals die partikelbasierte Smoothed-Particle-Hydrodynamics(SPH)-Methode. Unter Variation von Betriebsparametern wird die Datenbasis zur Charakterisierung der ÖZI geschaffen. Außerdem wird der Zahnradeingriff erstmals simulativ berücksichtigt. Als Haupteinflussgrößen für die Zahnflankenbenetzung werden die Aufpralltiefe, das Effektivvolumen und die Aufprall-Reynolds-Zahl identifiziert. Auf dieser Basis gebildete Korrelationen für die Benetzungsfläche und die Eindringtiefe sind durch die vorliegende Arbeit erstmals verfügbar. Dies unterstützt die Optimierung des Ölsystems für Getriebefan-Triebwerke und motiviert den weiteren Einsatz von CFD in Praxis und Forschung auf diesem Gebiet.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Mit der Getriebefan-Technologie werden hohe Nebenstromverhältnisse und damit effizientere und leisere Flugantriebe möglich. Bei dieser Triebwerksarchitektur ist die Optimierung des Ölsystems im integralen Höchstleistungsgetriebe unerlässlich, insbesondere hinsichtlich dessen Kühlfunktion. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass der Ölausbreitung über die Zahnflanken infolge der Ölstrahl-Zahnrad-Interaktion (ÖZI) eine wichtige Rolle für die mittels Einspritzschmierung erzielte Kühlwirkung zukommt. Dennoch ist die Charakterisierung der ÖZI bislang lückenhaft.
In dieser Arbeit wird die ÖZI mittels numerischer Strömungssimulation (CFD) zugänglich gemacht. Der dreidimensionale und transiente Strömungsprozess wird hochaufgelöst abgebildet, wodurch dessen quantitative Analyse möglich wird. Zum Einsatz kommen die gitterbasierte Volume-of-Fluid(VOF)-Methode und erstmals die partikelbasierte Smoothed-Particle-Hydrodynamics(SPH)-Methode. Unter Variation von Betriebsparametern wird die Datenbasis zur Charakterisierung der ÖZI geschaffen. Außerdem wird der Zahnradeingriff erstmals simulativ berücksichtigt. Als Haupteinflussgrößen für die Zahnflankenbenetzung werden die Aufpralltiefe, das Effektivvolumen und die Aufprall-Reynolds-Zahl identifiziert. Auf dieser Basis gebildete Korrelationen für die Benetzungsfläche und die Eindringtiefe sind durch die vorliegende Arbeit erstmals verfügbar. Dies unterstützt die Optimierung des Ölsystems für Getriebefan-Triebwerke und motiviert den weiteren Einsatz von CFD in Praxis und Forschung auf diesem Gebiet.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Simulative Methoden ermöglichen Zugang zu Informationen, auf die durch experimentelle oder analytische Untersuchungen nur schwer zugegriffen werden kann. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse und Methoden dienen dazu, das Verständnis der grundlegenden Prozesse bei der Zerkleinerung und Dispergierung von partikulären Systemen zu verbessern.
Für die Simulationen kann ein nasser Zerkleinerungs- bzw. Dispergierprozess auf örtlicher und zeitlicher Ebene in vier Skalen unterteilt werden:
• Mikroskala: es wird beschrieben, wie Partikel (sowie Agglomerate und Aggregate) aufgebaut sind und durch (hydrodynamische) Beanspruchungen aufgebrochen werden.
• Mesoskala: die Interaktion der Mahlkörper, welche bei der Dispergierung und Zerkleinerung in Mühlen oft eingesetzt werden, wird hier betrachtet.
• Makroskala: auf dieser Skala wird der gesamte Kanal bzw. die gesamte Mühle berechnet.
• Prozessskala: hier wird die zeitliche Auflösung oder die Verkettung von mehreren Prozessen beschrieben.
Neben der Berechnung ist die Weitergabe der Informationen von großer Bedeutung, da nicht alle Skalen zeitgleich berechnet werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung der für die einzelnen Skalen benötigten Methoden und Modelle. Für jede Skala wird gezeigt, welche Informationen zu berechnen sind und wie der Austausch mit den anderen Skalen erfolgen kann.
Aktualisiert: 2019-08-12
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