FORSCHUNG F V V- BERICHTE Turbulenzmodellierung © Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren (FKFS) In diesem Bericht wird ein quasidimensionales Ladungsbewegungs- und Turbulenzmodell vorgestellt, welches die in einer ottomotorischen Arbeitsprozessrechnung benötigten „Turbulenz“Größen vorhersagt. Wichtigste Ausgangsgrößen des Modells sind eine spezifische turbulente kinetische Energie und eine Dissipation im Zylinder. Zusätzlich wird eine (Motor-)Tumblezahl ausgegeben. Die Grundlage des Modells bildet ein k-εTurbulenzmodell. Ein Aufbau tumbleförmiger Ladungsbewegung wird in Abhängigkeit stationär ermittelter Tumblezahlen („Blasprüfstand“) und Randbedingungen aus Bestimmung stationärer Tumblezahlen mittels 3D-CFD-Rechnung einer eindimensionalen Ladungswechselrechnung beschrieben. Turbulenzproduktion und Verhalten infolge Kompression des Tumbles werden auf Basis einer idealisierten Wirbelvorstellung modelliert. Zur Darstellung einer Arbeitsprozessrechnung wird das entwickelte Turbulenzmodell mit einem quasidimensionalen Verbrennungsmodell verbunden. Das Vorhaben wurde aus Mitteln des BMWi über die AiF (17143 N) finanziert. FORSCHUNGSSTELLE: INSTITUT FÜR VERBRENNUNGSMOTOREN UND KRAFTFAHRWESEN (FKFS), UNI STUTTGART OBMANN: DIPL.-ING. OLIVER DINGEL, IAV GMBH FORSCHUNGSVEREINIGUNG VERBRENNUNGS KRAFTMASCHINEN E. V. Die FVV wurde 1956 gegründet und hat sich zum welt weit einmaligen Net z werk der Bewertung von Dichtungslaufflächen mittels Strukturanalyse Motoren- und Turbomaschinenforschung entwickelt. Sie treibt die gemeinsame, vorwettbewerbliche Forschung in der Branche voran und bringt Industrieexperten und Wissen- In unzähligen technischen Anwendungen werden zur Abdichtung von Wellendurchtrittsstellen RadialWellendichtungen benötigt. Das zu diesem Zweck am häufigsten eingesetzte Dichtelement ist aufgrund seiner intrinsischen Vorteile nach wie vor der Radial-Wellendichtring (RWDR) aus ElastomerWerkstoffen. Im Gegensatz zu Dichtelementen neuerer Generationen, zum Beispiel PTFE-Manschettendichtungen, gewährleisten RWDR Dichtheit sowohl im statischen als auch im dynamischen Betrieb. Diese Eigenschaften führen zu einer nach wie vor hohen Verbreitung von elastomeren RWDR beispielsweise in Getrieben, Motoren, Klimakompressoren, Pumpen und vielem mehr. Im Projekt „Strukturanalyse II“ wurde eine strukturbasierte Auswertungsmethode für Drall auf Dichtungsgegenlaufflächen – basierend auf Erkenntnissen aus „Strukturanalyse I“ – zu einem ganzheitlichen Verfahren erweitert. Die funktionale Bewertung von Dichtungsgegenlaufflächen erfolgt anhand von optisch vermessenen Oberflächentopografien. Dabei werden in einer Messung alle für die Fluidförderwirkung verantwortlichen Oberflächenstrukturen 58 erfasst und ausgewertet. Oberflächenkennwerte, die funktionale Eigenschaften von Dichtungsgegenlaufflächen beschreiben, wurden im Verlauf des Forschungsprojekts definiert. Anhand von Fluidsimulationen und experimentellen Förderwertuntersuchungen wurde die Wirkungsweise verschiedener Oberflächenstrukturen auf das Förderverhalten von Dichtungsgegenlaufflächen untersucht. Die Ergebnisse hiervon wurden den neu definierten Oberflächenkennwerten gegenübergestellt. Hierbei zeigte sich eine ausgezeichnete Korrelation. Die entwickelten Methoden und Erkenntnisse können in der Praxis zur Qualitätssicherung und zur Optimierung bei der Herstellung von Dichtungsgegenlaufflächen angewandt werden. Das Vorhaben wurde aus Mitteln des BMWi über die AiF (17138 N/1) finanziert. schaftler an einen Tisch, um die Wirkungs- FORSCHUNGSSTELLE: INSTITUT FÜR MASCHINENELEMENTE (IMA), UNI STUTTGART OBMANN: DIPL.-ING. STEFAN SCHMUKER, RHV-TECHNIK GMBH + CO. KG Lyoner Straße 18 | 60528 Frankfurt/Main grade und Emissionswerte von Motoren und Turbinen kontinuierlich zu verbessern – zum Vorteil von Wirtschaft, Umwelt und Gesellschaf t. Außerdem förder t sie den wissenschaftlichen Nachwuchs. Mitglieder sind kleine, mittlere und große Unternehmen der Branche: Automobilunternehmen, Motoren- und Turbinenhersteller sowie deren Zulieferer. Kontakt: Dipl.-Ing. Stefanie Jost-Köstering Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Telefon +49 69 6603-1531 Fax +49 69 6603-2531 E-Mail [email protected] http://www.fvv-net.de