Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden
Matthias Krug
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Matthias Krug, Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden (2019), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832588724
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Beschreibung / Abstract
Der Bedarf an effizienteren und emissionsarmen Flugzeugtriebwerken führt aufgrund der hierzu notwendigen steigenden Wellendrehzahl zu einer stetig wachsenden thermischen und mechanischen Belastung der eingesetzten Wälzlager. Die Bereitstellung einer robusten Ölversorgung zur Schmierung und vor allem Kühlung der Wälzkörper, welche in der Regel über einen Freistrahl zum Rotor beziehungsweise Lager realisiert wird, ist daher unerlässlich für den zuverlässigen und sicheren Betrieb eines solchen Flugzeugtriebwerks. Um dem wachsenden Bedarf an mehr Kühl- beziehungsweise Schmiermittel gerecht zu werden, ist eine optimierte Ölzuführung und ein somit effizienteres Ölsystem vonnöten.
Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungen
- Tabellen
- Symbole
- 1 Einleitung
- 2 Ölversorgung in Triebwerkslagerkammern - Stand der Forschung
- 2.1 Ableitung der Randbedingungen der Ölzuführung
- 2.2 Physik eines interagierenden Flüssigkeitsstrahls
- 2.3 Zielsetzung
- 3 Ansätze zur numerischen Simulation von Mehrphasenproblemen und Methodenauswahl
- 3.1 Bewertung und Auswahl der numerischen Methode
- 3.2 Die Volume of Fluid Methode
- 4 Experimentelle Untersuchung der Ölzuführung
- 4.1 Versuchsaufbau
- 4.2 Messkampagne zur Charakterisierung des Systems
- 4.3 Ergebnisse und Diskussion
- 4.4 Zusammenfassung
- 5 Numerische Modellierung der Ölzuführung
- 5.1 Numerisches Modell
- 5.2 Simulationskampagne zur Charakterisierung des Systems
- 5.3 Ergebnisse und Diskussion
- 5.4 Zusammenfassung
- 6 Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur
- Anhang
- A.1 Regimeeinteilung der experimentell untersuchten Strahl/Luft-Interaktion
- A.2 Experimentelle Rohdaten Auffangwirkungsgrad
- A.3 Einfluss des Düsenabstands
- A.4 Einfluss der Strahlrichtung in totaler Betrachtung
- A.5 Ölverteilung am Lagersitz - Einfluss der resultierenden Ölgeschwindigkeit
- A.6 Numerischer Aufwand