Angewendete Softwaretools

Flexible Mehrkörpersysteme mit TEHD Kopplung der Lager (iST GmbH, Aachen)

Ergebnisgrößen:
Spaltweiten und Druckverlauf im Lager, Biegung und Torsion der Bauteile, Oberflächenschnelle

(FIRST/Tower iST Aachen)

Kolbenringdynamiksimulation

Ergebnisgrößen:
Ringdynamik, Reibkräfte, Blow-By

Optimierung:
Verschleiß, Ölverbrauich, Reibungsverluste

Inverse Temperaturfeldberechnung

elektrische Quellen aus EEG Messungen

Ergebnisgrößen:
Wärmeströme, Temperaturen, Quellen der Aktivität des ZNS

Instationäre Bewegung geschmierter elastischer Körper

• Zeitintegration der Beschleunigung und Geschwindigkeiten (AWP)
• Mehrkörperdynamik elastischer Körper (EMKS) auf Basis reduzierter Strukturen (Craig Bampton)
  • nichtlinieare Schwerpunktbewegung
  • linieare elastische Deformationen
• Kopplung an die Schmiergungsgleichungen

(FIRST/Tower iST Aachen)

Reynoldsgleichung: Nummerische Lösung mit FEM

instationäre Zapfenbewegung bei beliebigen Spaltfunktionen: Schiefstellung, Nuten, Balligkeiten, etc.

Masseerhaltende Kavitation

Hyperbolische Gleichung für die Dichte des Öl/Luftgemisches wird im divergenten Spalt mit „Upwinding“-Methoden gelöst.

Elastohydrodynamik (EHD)

Mechanische Deformationen (Doppel-EHD, MKS)

Oberflächenrauheit

Paitr/ChengFlusstensorenfür beliebige Rauheit,
Welligkeit oder auch Strukturierung der Oberflächen.

Energiegleichung/Wärmeleitung (TEHD)

Lösung der Energiegleichung im Schmierfilm
Kopplung an die Wärmeleitung, therm. Deformationen

Verschleißberechnung

Veränderung der Rauheiten und der Kontur

 (FIRST iST Aachen)

^{Reynoldsgleichung}

^{Druckverteilung}

^{Masseerhaltende Kavitation: Dichte Öl-Luft}

Teilfüllung Kumar/Booker

Teilfüllung und Öldurchsätze lassen sich mit bestehenden 2D-Algorithmen sehr gut vorhersagen

Aussage zu Kavitationsschäden bedürfen in einigen Fällen der 3D Betrachtung (FVV CFD Gleitlager)

• Schichtung der Blasen zur Welle
• tiefe Nuten

Berechnung von Druck- und Scherflusskennfeldern

Ziele:

• Wirkung der Rauheit auf die Schmierung quantitativ erfassen
• Festkörperkontaktanteil in der Mischreibung quantitativ erfassen
• Bewertung berechneter minimaler Spaltweiten ermöglichen

Herausforderung:

Lösung eines Mehrskalenproblems

• Oberflächenrauheit – kurze Skala (~0.1 mm Korrelationslänge)
• Lagerdimensionen – lange Skala (~20 mm Lagerbreite)

Lösungsansatz (Patir/Cheng, 1978):

Die durchschnittliche rauheitsbedingte Änderung des Flusses wird über Flusstensoren Φij in eine Reynoldsgleichung für die lange Skala eingeführt. Die Flusstensoren werden auf rauen Oberflächen auf der kurzen Skala ermittelt und in Kennfeldern Φ=f(h) abgelegt

AIF-ZIM - Umsetzung Energiegleichung in bestehende MKS/EHD-Software FIRST

(iST Aachen, Prof. Knoll)

Ziel: EHD Funktionalität von FIRST wird um alle relevanten thermischen Effekte erweitert.

• 2D Formulierung der Energiegleichung im Schmierfilm (Parabelansatz Temperatur in Spalthöhenrichtung)
• SUPG Verfahren für FEM Formulierung des konvektiven Wärmetransports
• Dowson-Integrale in Reynoldsgleichung
• Wärmeleitung im Festkörper wird effizient berechnet (thermische Moden)