Entwicklung numerischer Modelle zur Vorhersage kavitationsbedingter Geräusche und Erosion in Hydraulikventilen mittels LES

使用 LES 开发数值模型来预测液压阀中与气蚀相关的噪声和腐蚀

• 批准号: 175375325
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Jochen Fröhlich
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Strömungsmechanik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/175375325?language=en
• 关键词: Entwicklung; numerischer; Modelle; zur; Vorhersage

Wesentliche Stellglieder hydrostatischer Antriebe sind Schieberventile mit Steuerkanten. Dort, im Freistrahl, tritt gewollt die größte Strömungsgeschwindigkeit bei vergleichsweise kleinem Druck auf. Nicht gewollt sind dagegen die mit dem Freistrahl verbundenen Schallquellen infolge Turbulenz und Kavitation. Letztere ist darüber hinaus wesentlich für den Ventilverschleiß verantwortlich. Prinz bedingt lässt sich Kavitation in derartigen Bauteilen nicht verhindern. Allerdings ist es wünschenswert, bereits in einer frühen Designphase Aussagen über Schallemission und erwartete Erosionsrate treffen zu können. In der Literatur finden sich einige experimentelle Arbeiten zu den genannten Themen, jedoch fast keine Arbeiten zur numerischen Modellierung von Geräusch und Verschleiß in ölhydraulischen Bauteilen. Derartige Bauteile und das Medium Öl weisen jedoch Besonderheiten auf, die berücksichtigt werden müssen. Beispielsweise ist die bei Ventilströmungen wesentliche Scherschichtturbulenz und Scherschichtkavitation bei Turbomaschinen nachrangig. Ein entsprechendes Simulationsverfahren für Kavitation in Öl würde es ermöglichen, bereits im Konstruktionsprozess Kavitation zu reduzieren, Geräuschbildung zu quantifizieren sowie den Verschleiß vorherzusagen und während des Betriebs Informationen über die Restlebensdauer eines Bauteils zu erhalten. Langfristiges Ziel des Projektes ist die Entwicklung solcher Methoden für Entwurf und Monitoring. Voraussetzung dafür ist die Klärung sehr grundlegender Modellierungsaufgaben, angefangen von der Bestimmung der Fluidstoffwerte bis hin zum Approximationsverfahren für den Gasanteil. Im vorliegenden Projekt kooperieren daher drei Arbeitsgruppen mit entsprechender Kompetenz. Als prototypisch wurde die Strömung durch eine ebene Ventilgeometrie ausgewählt, die von allen Partnern untersucht wird. Am Institut für Fluidtechnik der TU Dresden wird der Versuchträger konstruiert, und es werden Referenzmessungen durchgeführt, um Kavitationszustand, Geschwindigkeitsfeld, Flüssigkeitsschall und Körperschall zu bestimmen. Weiterhin wird die kavitierende Strömung mit aktuellen industriellen Codes simuliert. Das Fachgebiet Fluidsystemtechnik der TU Darmstadt stellt Kompetenz zur Bestimmung der im Allgemeinen nur unzureichend bekannten Stoffwerte in statischer und dynamischer Weise bereit. Hier erfolgt Modellentwicklung an der Einzelblase, die später in die Gesamtmodellierung eingeht. Vor allem werden in Darmstadt Messungen zur Erosion angestellt. Am Institut für Strömungsmechanik der TU Dresden findet numerische Modellierung mit Hilfe der Large Eddy Simulation statt. Sie umfasst Teilmodelle für Kavitation, Ausgasen, Schallerzeugung und -dämpfung sowie Erosion. Die geplanten Experimente ermöglichen eine detaillierte physikalische Beschreibung der Vorgänge. Sie gehen wesentlich über die bisher existierenden, meist auf Experimenten mit Wasser basierenden, Untersuchungen hinaus und stellen eine solide Datenbasis für die Modellierung dar. Andererseits wird die für instationäre Vorgänge besonders geeignete Large Eddy Simulation eingesetzt und weiter entwickelt. Hierdurch werden neue und detaillierte Einblicke in die physikalischen Vorgänge möglich und die zu erwartende Genauigkeit der Vorhersage deutlich verbessert. Bewusst werden auch in der Praxis häufig verwendete statistische Verfahren der Turbulenzmodellierung verwendet, um deren Leistungsfähigkeit für dieselbe Aufgabe zu beurteilen. Ziele der ersten Projektphase sind die Generierung von Referenzdaten sowie Test und Weiterentwicklung von Teilmodellen. In der zweiten Phase sollen diese Teilmodelle vervollständigt und zu einem umfassenden Gesamtmodell vereinigt werden.

Wesentliche stellglieder Hydrostatischer Antriebe Sind Schieberventile Mit Steuerkanten。 Dort，Im Freistrahl，Tritt Gewollt DieGrößteStrömungsgeChwindigkeitbei bei vergleichsweise kleinem druck auf。 NICHT GEWOLLT SIND DAGEGEN DIE MIT DEM DEM FREISTRAHL VERBUNDENEN SCHALLQUELLEN INFOLGE TURBOLENZ und Kavitation。 letztere istdarüberHinauswesentlichfürdenventilverschleißverantwortlich。 PrinzBedingtlässtsich Sellerdings正在设计阶段进行，包括Schallemession等设计阶段和创建新的设计阶段。除了文学的努力外，Arbeiten Zu den genannten Theanth的专业知识是Arbeiten Zur Numerischen建模中最快的，以及Ölhydraulischenbauteile中的Verschleiß。 Und Das MediumÖlWeisenJedoch Besonderheiten Auf，DieBerücksichtigtWerdenMüssen。 beispielsweise iSt die beiventilströmungenwesentliche scherschichtttturbulenz和scherschichtkavitation bei bei turbomaschinen nachrangig。 EIN ENTSPRECHENS在ÖlWürdeEsErmöglichen中进行模拟，bereits Im kontruktionsprozessprozess kavitation zu reduzieren，geräuschbildungzuzu ventifizieren sowie den den the bauteyils的信息系统之间。 Entwicklung solker方法的Entwurf和Entwurf和Monituming的方法。五孔沉降破折号是grundlegender建模中最好的，并且最好的生产流体施加液BIS后ZUM近似。 Im Vorliegenden projekt Kooperieren daher drei arbeitsgruppen mit ientsprechender kompetenz。 Als Prototypisch Wurde Dieströmungdurch eine ebene ebene ventilgeometrieausgewählt，die von Allen partnern partnern untersucht wird。 AmInstitutFürFluidtechnikder tu dresden wirdderuchträgerKonsträgerKonsträger，Und es werden Referenzmessungendurchgeführt，um kavitationszustandzustand，Geschwindigkeitsfeld，flüssigkeitssschallund und und und und und undkörperschallzurperschall zurperschall zurperschall zurpersmmmen。 weiterhin wird die kavitierendeströmungmit aktuellen工业代码simuliert。 Das Fachgebiet fluidStemtechnik der tu Darmstadt Stellt kompetenz Zur bestimmung der im allgemeinen nur nur zureichend bekannten bekannten stoffwerte in Statischer und Dynamischer weise weise weise weise bereit。 Hier Erfolgt Modellentwicklung a der Einzelblase，Diespäter在Die gesamtmodellierung eingeht中。 Vor Allem Werden在Darmstadt Messungen Zur侵蚀Angestellt。 Am Institutfürströmungsmechanikder tu dresden findet numerische modellierung mit hilfe der大涡模拟Statt。 Sie umfasst teilmodellefürkavitation，奥斯加森，schallerzeugung und-dämpfungsowie侵蚀。 Die geplanten persimenteermöglicheneine detaillierte physikalische beschreibung dervorgänge。 Sie GehenWesentlichüberDie Bisher公司致力于体验世界上实心林地的发展。这是一个了解组织的庞大的绝佳机会。这是一个了解组织的庞大的好地方。这是一个了解居住在该国的个人的好地方。在湍流中的Werden Auch auch被伪造成，而bewole是整个behole的绝佳补充。 bewole是教会我们整个be thole的好方法。我们将为您提供一个机会，以查看整个bele the the bele and the the the the。我们将为您提供一个机会，以查看整个bele the the bele and the the the the。我们将为您提供一个机会，以查看整个be the the belethe the the the the the bewhole。我们将为您提供一个机会，以查看整个be the the belethe the the the the the bewhole。我们将为您提供一个机会，以查看整个Bewe，Whole the Behole and Bewhole。 Vereinigt Werden。