Simulation Getriebeölströmung
FVA 857 I | IGF-Nr. 20241 N
Validierte Simulation der Ölströmung und der lastunabhängigen Verzahnungsverluste in Getrieben
Das Forschungsvorhaben beschäftigte sich mit der CFD-Simulation der Getriebeölströmung. Neben der validierten Berechnung der Ölströmung stand die Berechnung der lastunabhängigen Verzahnungsverlustleistung im Fokus. Es wurde eine Simulationsmethodik entwickelt, anhand derer die Ölströmung in tauchgeschmierten Getrieben anhand der netzbasierten Finiten Volumen Methode (FVM) berechnet und ausgewertet werden kann. Weiterhin wurde eine Methode zur Quantifizierung des quasistationären Ölströmungszustands im Getriebe entwickelt, welcher die belastbare Auswertung von Simulationsergebnissen erlaubt. Auf dieser Basis wurde eine umfangreiche Parameterstudie durchgeführt, wobei der Einfluss verschiedener getriebespezifischer Parameter auf die Ölverteilung sowie das lastunabhängige Verzahnungsverlustmoment untersucht wurden. Simulationsergebnisse zur Ölverteilung wurden mit experimentellen Ergebnissen von einem angepassten Prüfstand gegenübergestellt und validiert. Es wurde ein grundlegendes Verständnis über die Interaktion von Zahnrädern mit Fluiden entwickelt, bei der sich besonders Druck- und Scherkräfte als relevant herausstellten.
Ergebnisse zum lastunabhängigen Verzahnungsverlustmoment wurden dem etablierten Berechnungsansatz nach Mauz gegenübergestellt, wobei sich dessen Optimierungspotential insbesondere bei der Abbildung des Viskositätseinflusses zeigte. Abschließend wurde die entwickelte Simulationsmethodik zur numerischen Untersuchung von Praxisgetrieben angewandt. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Anwendung der CFD im Rahmen der Getriebeölströmungssimulation wurden in eine Best Practice überführt, welche Anwender in der Praxis unterstützt, das Potential der CFD besser zur nutzen.
Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20241 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima-schutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
