Numerische Untersuchung der Ölströmung in einem generischen Getriebe. Vortragender: Armin Pramhas

Ähnliche Dokumente
Numerische Untersuchung des Einflusses der Spaltströmung und des Radseitenraumes auf das Kennfeld von Kreiselpumpen

Numerische Simulation eines ölgeschmierten Getriebes mit dem VoF-Modell zur Ermittlung der Planschverluste

Netzlose 3D CFD Einsatzpotenziale und Vorteile für die Praxis

DGUV Fachgespräch. Rud. Otto Meyer Technik Ltd. & Co. KG. Berlin, den V6. Forschung und Entwicklung, Simulation, M.Eng.

Entwicklung und Optimierung einer Durchströmturbine mittels numerischer zweiphasiger Simulation

Untersuchungen zur Strömungssimulation in einem Holzfeuerungsbrennraum ANSYS Conference & CADFEM Users Meeting 2014

Ölverteilung im Getriebe Netzlose CFD bietet Potenzial

Numerische Untersuchung kavitierender Herschel Venturi-Rohre im Hinblick auf die Durchflussmessung von Flüssigkeiten

Untersuchung der Eigenschaften von Schlacken und Schmelzen in technischen Feuerungen (AiF-FV N)

Optimierung von Strahldüsen durch Simulation

Kalibrierung des numerischen 2D-Feststofftransportmodells Wesel-Xanten

Einsatz numerischer Methoden für die Fachaufgabe Schiff Wasserstraße (genauer: Seeschiff Seeschifffahrtsstraße)

Mehrgitter-Verfahren für DG Finite-Elemente-Diskretisierungen von turbulenten Strömungen

Numerische Simulation eines Frischdampfisolationsschiebers für Siedewasserreaktoren mit Hilfe von CFD

Angewandte Strömungssimulation

VIRTUELLE LEBENSDAUERANALYSE UNTER BERÜCKSICHTIGUNG VON STEIFIGKEITSÄNDERUNGEN. P. RÖSCH, T. BRUDER, F. BACHMANN.

Relevanz moderner Optimierungsmethoden im Strömungsmaschinenbau

Forschungsansätze zur Simulation des Transports kohäsiver Sedimente in Ästuaren

Simulation der instationären Strömung in einem Diffusionsofen mit Wärmestrahlung

im Ottomotor mit der Large Eddy Simulation

Simulation von Lagern - Vergleiche -

Numerische Untersuchung der Aeroakustik von Tragflügeln mit Kopfspalt Andreas Lucius, Tim Forster

Flockungs-und Absetzverhalten kohäsiverfeinsedimente im offenen Kreisgerinne - Experimentelle Untersuchungen und numerische Modellierung

YNAmore GmbH. Markus Künzel. Möglichkeiten zur Reduktion der Simulationszeiten mit LS-DYNA und eta/ DYNAFORM

FLOW-TCS. Verlustfreie Solarspeicher mittels thermo-chemischer Granular-Flow-Materialien. ASIC-Austria Solar Innovation Center

Thermischer Speicher für Solarkraftwerke. Master-Thesis

Institut für Entwicklung. Mechatronischer Systeme. 2. Swiss VPE Symposium, 14. April 2011, Hochschule für Technik Rapperswil 1

Vorkonditionierer. diskrete stationäre Eulergleichungen

Rechnerische Ermittlung des Zusammenhangs zwischen Sendeleistung und SAR-Wert. M. Schick. EM Software & Systems GmbH, Böblingen, Germany

Entwicklung einer hp-fast-multipole-

Misch- und Rührtechnik. 12. Mai 2017, Lunch & Learn, Frankfurt am Main (B598)

Qualitätssicherung für numerische Berechnungen Beispiel Wärmeübertrager

8. SAXSIM Studentenwettbewerb: X. Platz

Vergleich von Computational Fluid Dynamics-Programmen in der Anwendung auf Brandszenarien in Gebäuden. Frederik Rabe, Anja Hofmann, Ulrich Krause

Bildsegmentierung mit Snakes und aktiven Konturen

it s OWL Strategietagung 08. Dezember 2015 Paderborn

Modell zur Einflussanalyse Ein Modell zur Einflussanalyse von Methodenänderungen in Entwicklungsprozessen

Numerische Integration

Large Engines Competence Center

Partitionierte FSI Kopplung

Komponentenentwicklung mit besonderem Blick auf die energetische Optimierung)

Ein mehrskaliger Ansatz für Filteranwendungen auf Basis von Euler- Lagrangeschen Modellierungen

Bewertung von Optimierungs- und Zuverlässigkeitsalgorithmen für die virtuelle Produktauslegung

IGBT-Umrichtersysteme für Windkraftanlagen: Analyse der Zyklenbelastung, Modellbildung, Optimierung und Lebensdauervorhersage

Numerische und experimentelle Untersuchung von Entwurfssensitivitäten am Profil mit Zirkulationskontrolle

1-, 2-, 3D-Modelle: Überblick, Vergleich und Anwendung

NTB Druckdatum: SC. typische Zeitkonstante für die Wärmeleitungsgleichung Beispiel

Zerstäubung von biosyncrude

Förderprojekt Windenergie Projektvorstellung

Das GRS-Leistungsspektrum: Reaktorsicherheit, Entsorgung, Umweltschutz

Entwicklung und Validierung eines neuen Verfahrens zur Aufwertung des Wirkungsgrades von Axialventilatoren im gesamten Betriebsbereich

Effiziente Methoden zur parametrischen Gestaltoptimierung von Strömungskanälen. Mohammad Rustaee ISKO engineers

Verbesserte Modellierung von Wandreibung und Wärmeübergang bei hochviskosen Ölen

Session: 9C Thermische Analyse von Induktivitäten basierend auf den CFD-Methoden (Schaffner Deutschland GmbH) 10/11. Oktober 2017 Lemgo

CFD Optimierung einer Strahlumlenkung hinter einem Binnen-Eisbrecher. BAWKolloquium 15. September 2016

5. Erschütterungen. 1. Ausbreitung von Erschütterungen. 2. Beurteilung von Erschütterungen. 3. Reduktion von Erschütterungen

Elastisch- plastische Werkzeugananlyse bei der Simulation von Kalt- und Warmumformprozessen 11. Round Table Bamberg 14.

Freie Konvektion und Wärmeübertragung

Simulation von Flüssigkeitsbrücken zwischen Nanopartikeln

BASt-Kolloquium Luftreinhaltung durch Photokatalyse am in Bergisch Gladbach

VERMEIDBARE GEFAHREN VERMEINTLICH SICHERER LABORABZÜGE , Christoph Lodes, Nürnberg

IPVPX Hochdruck- Innenzahnradpumpen für drehzahlvariable Antriebe ATEX Technisches Datenblatt

Aeroelastische Untersuchungen an einem Nurflügel mittels Abaqus

KISSsys Anwendung: Biegekritische Drehzahlen, Kennlinienerstellung

Sturmgefährdung Schweiz

Lioba Markl-Hummel (Autor) Multikriterielle Entscheidungsunterstützung für kommunale Klimaschutzmaßnahmen

2D - Strömungssimulation einer dreiblättrigen Vertikalachs-Windkraftanlage

Experimentelle Strukturanalyse auf Basis akustischer Messungen

CAE - Simulation in der Produktentwicklung

TROCKENE ANTRIEBSTRANSFORMATOREN FÜR ELEKTRISCHE SCHIENENFAHRZEUGE. Boris Meier Rapperswil, 10. April 2014

Auslegung, Entwurf und Nachrechnung von Hochleistungs-Kreiselpumpen mittels CFturbo und Ansys CFX

Design eines Hochtemperatur-Probenhalters für Emissionsgradmessung unter Vakuum. Max Reiniger AG 7.32 Infrarot-Strahlungsthermometrie

EINSATZ VON CFD IM GETRIEBE

Entwicklung von Differenzenschemata für geometrische Singularitäten

12 Zusammenfassung. Zusammenfassung 207

Virtuelle Prototypen - Keine Experimente! Simulation und Bewertung von Schweißstellen mit MECHANICA sowie Vergleich mit Abaqus

eines Blockheizkraftwerkes

hofer powertrain GmbH Ein Unternehmen der hofer AG Nürtingen Ohmstr

Einführung Benchmarking

CFD Analysen auf die SMARTe Art

Numerische Berechnung der Strömungs- und Temperaturverhältnisse. rippengekühlten Elektromotor

Untersuchungen zu Kondensationsschlägen in Rohrleitungssystemen

Methoden zur strukturellen Überwachung von Windkraftanlagen

Sensor systems for probabilistic process modelling of large composite parts

Landesweite LARSIM-Wassertemperaturmodelle für Baden-Württemberg

Ein neuer Versuchsträger für die Untersuchung der Hochdruckstufen von Verdichtern stationärer Gasturbinen

Meta-Modellierung mit OptiY Gewinnung mathematischer Ersatzmodelle aus Messdaten oder komplexen FEA

Ermittlung der Messunsicherheit und Anwendung der Monte-Carlo-Methode in GUMsim

Arbeitsgruppe Überschallverbrennung

Modellierung und Simulation von Mischvorgängen in einem Rührer - Bachelorarbeit -

Spezifikation und Auslegung von Peripheriekomponenten für Fahrzeugbrennstoffzellensysteme Marcus Schaedler, M.Sc.

Simulation und Auslegung eines Industriestoßdämpfers mit ANSYS CFX

Finite Elemente Methoden (aus der Sicht des Mathematikers) Alfred Schmidt

Projekt: MARIDATA Modellierung, Analyse und Verwertung von Betriebsdaten für effiziente und sichere Schiffe

Finite Elemente Berechnungen verklebter Strukturen

Quantifizierung der Unsicherheit von Netzmessungen in einer Venturi-Düse bei unsicheren Zuströmbedingungen

Aufgabe 2: Verifikation & Validierung

Numerische Simulation der Strömung in einem Radialventilator mit hoher spezifischer Drehzahl

Transkript:

Numerische Untersuchung der Ölströmung in einem generischen Getriebe Vortragender: Armin Pramhas

Übersicht 1. Motivation 2. Experimentelle Untersuchungen 3. Erstellung des CFD-Modells 4. Ergebnisse 5. Schlussfolgerungen Seite 2

Motivation Begleitender Einsatz von CFD bei Getriebeentwicklungen bietet: o detaillierte Analyse der Ölverteilung o Abschätzung der Planschverluste o Werkzeug zur Entwicklung effizienter Getriebearchitekturen Herausforderungen: o bewegte Komponenten o geringe Spaltbreiten o mehrphasige Strömung effiziente Modellierung gesucht Untersuchungen basieren auf generischem Getriebe Validierung sämtlicher Berechnungen am Prüfstand Seite 3

Experimentelle Untersuchungen

Experimentelle Untersuchungen Qualitative Validierung: Highspeed Aufnahmen Quantitative Validierung: Messung der Ölmassenströme an vordefinierten Querschnitten im Gehäuse Messung der Schleppmomente bei befülltem sowie bei leerem Getriebe Differenz stellt näherungsweise die Planschverluste im Getriebe dar Prüfstandsmessungen werden unter Variation der Getriebedrehzahl, Drehrichtung sowie der Ölfüllmenge durchgeführt. Seite 5

Schleppmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] Ergebnisse: Schleppmomente 250 200 150 100 50 Drehzahlverlauf Messung 1 Messung 2 Messung 3 2,5 Drehzahlabhängigkeit der Schleppmomente bei verschiedenen Ölfüllhöhen 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 h0 h1 Zeit [s] 1,5 h2 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Drehmomentverlauf Messung 1 Messung 2 Messung 3 1 0,5 0 0 500 1000 1500 2000 0,1 Drehzahl [min -1 ] 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zeit [s] Seite 6

Ölmasse [g] Ergebnisse: Ölstrommessungen 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Ausgetretene Ölmasse an Stelle 7 Messung 1 Messung 2 Messung 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zeit [s] Seite 7

Erstellung CFD Modell

Geometrieaufbereitung Geometrieanpassungen in CATIA Aufbereitung für CFD Simulation in ANSA Modellierungskonzept muss im Zuge der Geometrieaufbereitung bereits berücksichtigt werden Seite 9

Geometrieaufbereitung Druckauslass Wand bewegte Wand Overset-Mesh-Interface Wand Wand Background Gebiet Gesamt Overset Gebiete Seite 10

Netzerstellung Zellkantenlänge Background: 2 mm Lokale Verfeinerung im Bereich der Overset-Regionen Gesamtzellanzahl: ca. 4.8 Mio. Overset-Interfaces Overset 1 Background Overset 2 Background Overset 3 Background Overset 1 Overset 2 Overset 2 Overset 3 Overset 2 Overset 3 Seite 11

Netz nach Overset-Interface Initialisierung 6 Wand-Randschichten Zahnräder nicht skaliert min. Zahnspalt: ~0.1 mm Seite 12

Physikalisches Modell Euler Zweiphasenmodell: Volume of Fluid (VOF) o 1. Phase: Öl (Stoffdaten entsprechend der gemessenen Temperaturen des jeweiligen Versuchs) o 2. Phase: Luft Schwerkraft Turbulenzmodell: Realizable k-ε mit All-y+ Wandbehandlung Solver Einstellungen: Implicit Unsteady (Zeitschrittweiten-Vorgabe entsprechend Drehzahl) Repartitioning mit Load Balancing: per Region, alle 10 Zeitschritte Innere Iterationen: Adaptiv mit Mass-Imbalance-Kriterium Seite 13

Ergebnisse

Ergebnisse- Ölstrombild 200 min -1, Linkslauf Umdrehungen Antriebswelle: 12, Rechenzeit: 4.6 Tage (32 CPUs) für 5s physikalische Zeit Seite 15

Ergebnisse- Ölstrombild 200 min -1, Rechtslauf Umdrehungen Antriebswelle: 2.2, Rechenzeit: 1 Tag (32 CPUs) für 2s physikalische Zeit Seite 16

Ergebnisse- Ölstrombild 200 min -1, Rechtslauf Simulation High-Speed Aufnahme Seite 17

Ergebnisse- Ölstrombild 200 min -1, Rechtslauf Umdrehungen Antriebswelle: 15, Rechenzeit: 6.1 Tage (32 CPUs) für 6s physikalische Zeit Seite 18

Ergebnisse - Drehmoment (Rechtslauf) Gründe für Abweichung Ölschaumbildung Verzahnungsspalt Seite 19

Einfluss der Zahnspaltbreite

Einfluss der Spaltbreite Durch Skalierung (Schrumpfung) der Zahnräder wird ein Spalt von etwa 0.8 mm erreicht Ermöglicht gröbere Vernetzung o Reduktion der Zellanzahl von 4.8 Mio. auf 1.9 Mio. o Halbierung der Rechenzeit Untersuchung basiert auf dem Fall mit 200 min -1 und Rechtslauf Seite 21

Einfluss der Spaltbreite Großer Einfluss der Spaltbreite auf Massenströme im Nahbereich des Zahneingriffes Seite 22

Einfluss der Spaltbreite Großer Einfluss der Spaltbreite auf Planschverluste Seite 23

Schlussfolgerungen Bewertung der Anwendbarkeit von Overset-Mesh zur Simulation von Ölströmungen in Getrieben: + sehr gute Übereinstimmung mit experimentellen Daten + Ergebnisqualität besser als mit MRF-Ansatz + deutliche Rechenzeitvorteile gegenüber Remeshing - hoher Modellbildungsaufwand (qualitativ hochwertiges Netz) - hoher Zeitaufwand um stabiles Setup zu finden - Masseerhaltung erfordert geringe Zeitschrittweiten - rechenzeitaufwändiger als alternative Methoden wie z.b. SPH - derzeit auf automotive Problemstellungen eingeschränkt anwendbar Seite 24