Lagerkammern fangen das Schmieröl auf, nachdem es durch die Wälzlager im Inneren eines Flugtriebwerks geströmt ist. Durch die zur Abdichtung gegen Ölaustritt erforderliche Sperrluft bildet sich in den Lagerkammern eine Zweikomponenten-Zweiphasenströmung mit freien Oberflächen zwischen Öl und Luft aus.
Viele Aspekte der Zweiphasenströmung in Lagerkammern und des damit einhergehenden Wärmeübergangs sind noch nicht verstanden, was zu hohen Unsicherheiten bei der Auslegung und als Konsequenz zu einer Überdimensionierung des Ölsystems führt.
Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Basierend auf Experimenten, die mit einem generischen aber in Bezug auf Dimensionen und Betriebsbedingungen für Flugtriebwerke repräsentativen Lagerkammerprüfstand am Institut für Thermische Strömungsmaschinen am Karlsruher Institut für Technologie durchgeführt wurden, wurde zunächst die Zweiphasenströmung in einer Lagerkammer anhand von Messungen der Ölfilmdicke an den Kammerwänden charakterisiert. In einem zweiten Schritt wurden die Wärmeübergänge zwischen Schmieröl und Lagerkammerwand experimentell bestimmt und ein Berechnungsansatz dafür abgeleitet. Der Ansatz erlaubt eine Vorhersage des mittleren Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Schmieröl und Lagerkammerwand. Darüber hinaus lässt sich bewerten, wie effizient das Schmieröl für die Kühlung der Lagerkammer eingesetzt wird.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Der Bedarf an effizienteren und emissionsarmen Flugzeugtriebwerken führt aufgrund der hierzu notwendigen steigenden Wellendrehzahl zu einer stetig wachsenden thermischen und mechanischen Belastung der eingesetzten Wälzlager. Die Bereitstellung einer robusten Ölversorgung zur Schmierung und vor allem Kühlung der Wälzkörper, welche in der Regel über einen Freistrahl zum Rotor beziehungsweise Lager realisiert wird, ist daher unerlässlich für den zuverlässigen und sicheren Betrieb eines solchen Flugzeugtriebwerks. Um dem wachsenden Bedarf an mehr Kühl- beziehungsweise Schmiermittel gerecht zu werden, ist eine optimierte Ölzuführung und ein somit effizienteres Ölsystem vonnöten.
Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Lagerkammern fangen das Schmieröl auf, nachdem es durch die Wälzlager im Inneren eines Flugtriebwerks geströmt ist. Durch die zur Abdichtung gegen Ölaustritt erforderliche Sperrluft bildet sich in den Lagerkammern eine Zweikomponenten-Zweiphasenströmung mit freien Oberflächen zwischen Öl und Luft aus.
Viele Aspekte der Zweiphasenströmung in Lagerkammern und des damit einhergehenden Wärmeübergangs sind noch nicht verstanden, was zu hohen Unsicherheiten bei der Auslegung und als Konsequenz zu einer Überdimensionierung des Ölsystems führt.
Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Basierend auf Experimenten, die mit einem generischen aber in Bezug auf Dimensionen und Betriebsbedingungen für Flugtriebwerke repräsentativen Lagerkammerprüfstand am Institut für Thermische Strömungsmaschinen am Karlsruher Institut für Technologie durchgeführt wurden, wurde zunächst die Zweiphasenströmung in einer Lagerkammer anhand von Messungen der Ölfilmdicke an den Kammerwänden charakterisiert. In einem zweiten Schritt wurden die Wärmeübergänge zwischen Schmieröl und Lagerkammerwand experimentell bestimmt und ein Berechnungsansatz dafür abgeleitet. Der Ansatz erlaubt eine Vorhersage des mittleren Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Schmieröl und Lagerkammerwand. Darüber hinaus lässt sich bewerten, wie effizient das Schmieröl für die Kühlung der Lagerkammer eingesetzt wird.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Der Bedarf an effizienteren und emissionsarmen Flugzeugtriebwerken führt aufgrund der hierzu notwendigen steigenden Wellendrehzahl zu einer stetig wachsenden thermischen und mechanischen Belastung der eingesetzten Wälzlager. Die Bereitstellung einer robusten Ölversorgung zur Schmierung und vor allem Kühlung der Wälzkörper, welche in der Regel über einen Freistrahl zum Rotor beziehungsweise Lager realisiert wird, ist daher unerlässlich für den zuverlässigen und sicheren Betrieb eines solchen Flugzeugtriebwerks. Um dem wachsenden Bedarf an mehr Kühl- beziehungsweise Schmiermittel gerecht zu werden, ist eine optimierte Ölzuführung und ein somit effizienteres Ölsystem vonnöten.
Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Aktualisiert: 2023-04-17
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