Numerische und experimentelle Analyse von Wärmeübergängen im öltauchgeschmierten Getriebe
Forschungsthema
| Kurztitel | Thermische Getriebe CFD |
| Projektbeginn | Q3/2024 |
| Förderung | FVA-Nr. 857/III, IGF-Nr. 01IF23339N Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, BMWK |
| Kontakt | Dr.-Ing. T. Lohner |
Projektbeschreibung
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die systematische Untersuchung des Wärmeübergangs im Getriebeinneren. Es wird die numerische Strömungsmechanik (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD) verwendet, um die Berechnung des Wärmehaushalts im Getriebe im Entwicklungsprozess zu unterstützen. Der aktuelle Stand des Wissens gibt keine Handlungsempfehlungen vor, wie Wärmeübergänge unter Berücksichtigung getriebespezifischer Parameter numerisch berechnet werden können. Zudem gibt es keine detaillierten Messdaten zu Wärmeübergängen im Getriebeinneren, die zur Validierung der numerischen Berechnungsmodelle verwendet werden können.
Als Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden die Wärmeübergänge im öltauchgeschmierten Getriebe erfasst. Dazu werden numerische Berechnungsmethoden zur Beschreibung der thermischen Getriebefluidströmung eingesetzt. Es kommen die FV und SPH Methode zum Einsatz. Zudem werden kalorische Messungen am modifizierten FZG-Leerlaufverlustleistungsprüfstand zur Validierung der numerischen Berechnung durchgeführt. Sowohl die experimentellen als auch die rechnerischen Untersuchungen werden im Rahmen einer Parameterstudie durchgeführt, um den Einfluss unterschiedlicher getriebespezifischer Kennwerte auf die Wärmeübergänge im Getriebeinneren quantifizieren zu können. Abschließend werden Handlungsempfehlungen für die kalorimetrischen Messungen sowie für die Modellierung und Berechnung dargelegt.
Für KMUs bietet das Forschungsvorhaben den Vorteil, die Entwicklung durch den zielgerichteten Einsatz von CFD-Methoden zu beschleunigen und Kosten zu reduzieren. Ein besseres Verständnis der Wärmeströme im Getriebe bietet zudem das Potential, Getriebesysteme besser hinsichtlich des Schmierstoffhaushalts und der Wärmeabfuhr auszulegen. Durch Einsparungen der Schmierstoffmenge sind weitere Verbesserungen der Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit wahrscheinlich.
Literatur
[Hil22] Hildebrand, L.; Dangl, F.; Paschold, C.; Lohner, T.; Stahl, K.: CFD Analysis on the Heat Dissipation of a Dry-Lubricated Gear Stage. Applied Sciences 12. Heft: 20, S. 10386 (2022). doi.org/10.3390/app122010386.