Studie zur partikelbasierten Simulation der Getriebeölströmung und lastunabhängigen Verzahnungsverlustleistung von Praxisgetrieben
Forschungsthema
| Kurztitel | CFD-Simulation Praxisgetriebe |
| Projektbeginn | Q1/2023 |
| Förderung | FVA-Nr. 857/II Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., FVA |
| Kontakt | Dr.-Ing. T. Lohner |
Projektbeschreibung
Die Getriebeölströmung hat großen Einfluss auf die Ölversorgung von Maschinenelementen sowie auf die Wärmeabfuhr und Verlustleistung eines Getriebes. Anhand der computergestützten Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD) können bereits früh im Getriebeentwicklungsprozess Informationen über die Ölströmung eines Getriebes gewonnen werden. Durch das vertiefte Systemverständnis wird die Entwicklung einer optimalen Gehäusegeometrie und eines bedarfsgerechten Schmierstoffhaushalts unterstützt, welcher in einer ausreichenden Wärmeabfuhr und einer möglichst niedrigen lastunabhängigen Verzahnungsverlustleistung resultiert. In der Praxis sind neben einer hohen Berechnungsgüte insbesondere der Modellierungs- und Berechnungsaufwand im Rahmen von Strömungssimulationen relevant.
Im Forschungsvorhaben wird die SPH für tauchgeschmierte Praxisgetriebe dahingehend umfassend bewertet. Zu Beginn wird für ein Referenzsystem eine geeignete SPH-Simulationsmethodik zur Berechnung der Ölströmung in tauchgeschmierten Getrieben abgeleitet. Hierbei erfolgt eine Gegenüberstellung von SPH-Simulationsergebnissen mit experimentellen Ergebnissen und FVM-Simulationsergebnissen aus FVA 857 I. Anhand der validierten SPH-Simulationsmethodik erfolgt die Berechnung der Ölströmung verschiedenartiger Praxisgetriebe, wie beispielhaft in Abbildung 1 gezeigt.
Die SPH Simulationsergebnisse werden mit verfügbaren experimentellen Ergebnissen validiert. Auf Basis der Simulationsergebnisse werden zum einen wesentliche Erkenntnisse zur Anwendung der SPH abgeleitet. Weiterhin werden die strömungsbedingten Charakteristika der Praxisgetriebe dokumentiert und somit das Verständnis über die Getriebeölströmung gesteigert.
Die gesammelten Erkenntnisse zur Anwendung der SPH werden in eine Handlungsempfehlung überführt, welche Anwendern in der Praxis unterstützt, das Potential der SPH für Getriebeölströmungssimulation ohne großen Zeit- und Kostenaufwand auszuschöpfen.