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.

多特，我是弗赖斯特拉尔，是一个非常危险的人。了解湍流和空穴现象。 über Schallemission und erwartete Erosionsrate treffen zu können。 Beispielsweise ist die bei Ventilströmungen wesentliche Scherschichtturbulenz and Scherschichtkavitation bei Turbomaschinen nachrangig. ermöglichen, bereits im Konstruktionsprozess Kavitation zu reduzieren, Geräuschbildung zu quantifizieren sowie den Verschleiß vorherzusagen and während des Betriebs Informationen über die Restlebensdauer eines Bauteils zu erhalten. Langfristiges Ziel des Projektes ist die Entwicklung。解决方法和监控。 mit entsprechender Kompetenz。 durchgeführt、um Kavitationszustand、Geschwindigkeitsfeld、Flüssigkeitsschall 和 Körperschall zu bestimmen。 Bestimmung der im Allgemeinen nur unzureichend bekannten stoffwerte in statischer und Dynamischer Weise bereit。德累斯顿工业大学的Strömungsmechanik 找到了大涡模拟统计数据的数值模型。沃尔甘格。恩特维克尔特。 um deren Leistungsfähigkeit fürdieselbe Aufgabe zu beurteilen。 Gesamtmodell vereinigt werden。