Zur numerischen Simulation der Ölstrahl-Zahnrad-Interaktion in Flugtriebwerken
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. Vorangegan...
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| Autor principal: | |
|---|---|
| Formato: | Online |
| Idioma: | alemão |
| Publicado em: |
Logos Verlag Berlin
2023
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: | ONIX_20230123_9783832555825_24 |
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| author | Keller, Marc |
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| description | 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. |
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| publishDate | 2023 |
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| publisher | Logos Verlag Berlin |
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| spelling | doab-20.500.12854ir-962942024-04-04T14:41:11Z Zur numerischen Simulation der Ölstrahl-Zahnrad-Interaktion in Flugtriebwerken Keller, Marc Getriebefan-Flugtriebwerk Zahnradkühlung Öl-Einspritzschmierung Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Numerische Strömungsmechanik (CFD) thema EDItEUR::P Mathematics and Science::PB Mathematics::PBK Calculus and mathematical analysis::PBKS Numerical analysis thema EDItEUR::P Mathematics and Science::PD Science: general issues::PDR Impact of science and technology on society thema EDItEUR::P Mathematics and Science::PH Physics::PHH Thermodynamics and heat thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TB Technology: general issues::TBC Engineering: general thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TG Mechanical engineering and materials::TGB Mechanical engineering::TGBF Tribology (friction and lubrication) thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TG Mechanical engineering and materials::TGB Mechanical engineering::TGBN Engines and power transmission thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TG Mechanical engineering and materials::TGM Materials science::TGMF Engineering: Mechanics of fluids thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TH Energy technology and engineering::THN Heat transfer processes thema EDItEUR::T Technology, Engineering, Agriculture, Industrial processes::TR Transport technology and trades::TRP Aerospace and aviation technology thema EDItEUR::U Computing and Information Technology::UB Information technology: general topics thema EDItEUR::U Computing and Information Technology::UY Computer science::UYM Computer modelling and simulation 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. 2023-01-23T08:10:51Z 2023-01-23T08:10:51Z 2022 book ONIX_20230123_9783832555825_24 9783832555825 https://directory.doabooks.org/handle/20.500.12854/96294 ger Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen image/jpeg Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International https://www.logos-verlag.de/cgi-bin/engbuchmid?isbn=5582&lng=eng&id= https://www.logos-verlag.de/ebooks/OA/978-3-8325-5582-5.pdf Logos Verlag Berlin Logos Verlag Berlin 10.30819/5582 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. 10.30819/5582 04b263a1-7fba-4491-9eae-1c394ac42fc3 9783832555825 Logos Verlag Berlin 89/2022 213 Berlin/Germany open access |
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