Multidisziplinäre Simulation der Wärmeübertragung am Dieselmotor
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- Anneliese Dittmar
- vor 5 Jahren
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Transkript
1 Multidisziplinäre Simulation der Wärmeübertragung am Dieselmotor
2 Multidisziplinäre Simulation der Wärmeübertragung am Dieselmotor Einführung Bauteil Kühlmittel CFD-Approach Reibung 2 Spannungsberechnung mittels FEM CHT- Stationäres Temperaturfeld EHD- Stationäres Temperaturfeld Lebensdauerberechnung Überlagerung HCF und TMF CHT- Transient Transientes Temperaturfeld CFD Öl Transport Stationäres Temperaturfeld Temperaturfeld Multidisziplinäre Simulation
3 Bauteil sprozess am Beispiel Zylinderkopf 3 CFD CAD CHT nächste Baustufe FEM neue Baustufe Modellaufbau +Auswertung
4 sprozess am Beispiel Zylinderkopf Verbrennungsmodell 4 Verbrennungssimulation: Temperaturverteilung
5 sprozess am Beispiel Zylinderkopf CHT-Modell Gastemperatur Wärmeübergangskoeff. Wärmestrom 5 CHT CFD Wandtemperatur Wärmestrom Wärmestrom
6 sprozess am Beispiel Zylinderkopf CHT-Modell 6 V150 mit Bohrung V150 ohne KK V150 mit KK V200 Temperatur Ansicht von unten
7 sprozess am Beispiel Zylinderkopf Modellierung des Schub-Zug Test 7 Einfluss der Kühlkreis: Einlasstemperatur Öl und Wasser Volllast Schub Phase Leerlauf Zug Phase Volllast 0 s Zeit Temperaturverlauf Spannungsverlauf
8 Kühlmittel sprozess 3D-Kreiskühlung 8 CFD CAD nächste Baustufe CHT neue Baustufe Modellaufbau +Auswertung
9 sprozess 3D-Kreiskühlung Sieden am stationäres Betriebspunkt 90 C 9 95 C Bewertung von Kühlmittel Hotspots unter stationären Bedingungen 100 C Gefahr der Siede- Korrosion 105 C Bild VOF Anteil bei verschiedenen Kühlmitteleintrittstemperatur
10 sprozess 3D-Kreiskühlung Sieden unter transienten Bedingungen 10
11 Reibung Kolbengruppenberechnung mit EHD 11 CFD mit Mehrphasenströmung, Vebrennungsmodellierung und bewegtem Gitter Verbrennungsrechnung Temperaturfeld ZKG CHT Rechnung Kühlmittel mit VOF Temperaturfeld Kolben Co-Simulation: Öl-Kühlung Reibung, Ölverbrauch und Wärmestrom Kolbenringe und Kolbenhemd MKS mit Öl EHD Film Temperaturfeld ZKG CHT Rechnung Kühlmittel mit VOF Temperaturfeld Kolben Co-Simulation: Öl-Kühlung
12 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung Kolbentemperaturfeld Verbrennung 12 EHD Kolbengruppe/Liner Reibleistung und Wärmeübergang EHD Ringe/Liner Reibleistung und Wärmeübergang EHD Film Kolbenhemd Reibleistung und Wärmeübergang Excite Power Unit EHD Kolbenhemd/Liner Reibleistung und Wärmeübergang Ölkühlung TS ATS TS
13 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung Kolbentemperaturfeld Verbrennung 13 Ringe/Liner: EHD Skirt/Liner: EHD Ölkühlung TS ATS TS
14 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung ZKG-Temperaturfeld 14 Zylinderkurbelgehäuse Kolbengruppe Verbrennung Ringe/Liner: EHD Skirt/Liner: EHD Ölkühlung
15 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung Kolbengruppe EHD Verbrennung 15 Pin/Small End Pleuel: EHD Film Ringe/Liner: EHD Skirt/Liner: EHD Kolben/Bolzen: EHD TS ATS TS
16 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung HL EHD Montage: Formabweichung gegenüber Nenndurchmesser HL 2 Verformung [micron] Temperaturfeld 16 HL Breite [mm] HL 3 Verformung [micron] 0 0
17 Kolbengruppenberechnung mit EHD Modellierung Kolbengruppe EHD 17 Temperaturfeld Kurbeltrieb
18 CFD Öl Transport Simulation Feuer Steg Ergebnisse 18
19 Öl Transport Simulation Feuer Steg Ergebnisse 19
20 Zusammenfassung 20 Das Temperaturfeld spielt eine zentrale Rolle bei der Auslegung thermisch beanspruchter Bauteile Bauteilauslegung erfordert Stationäres Vollast-Temperaturfeld Instationäres Temperaturfeld für Lebensdauerberechnung Der Temperaturfeld wird benötigt bei der von thermischen Spannungen, der Identifikation von Hotspots in der Kühlkreisauslegung und erhöhtem Mischreibungsanteil bei höheren Temperaturen Ermittlung von Reibung und Ölverbrauch Um alle diese Phänomene genau zu beschreiben, ist ein multidisziplinärer sansatz notwendig
21 Vielen Dank! Muchas Gracias! Mange Tak!
Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss die Kolbenkonstruktion und der Kolbenwerkstoff über folgende Eigenschaften verfügen:
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