Dreidimensionale Strömungsberechnungen zur Optimierung von Hydraulikventilen bezüglich der stationären Strömungskräfte:
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Aachen
Shaker
2000
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18 |
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INHALTSVERZEICHNIS
I
1
EINLEITUNG
.
1
2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
ZUR
NUMERISCHEN
STROEMUNGSBERECHNUNG
.
4
2.1
BESCHREIBUNG
DER
BENUTZTEN
SOFTWARE
.
6
2.2
BERECHNUNG
DES
STROEMUNGSZUSTANDES
.
7
2.3
BERECHNUNG
TURBULENTER
STROEMUNG
.
10
2.3.1
REYNOLDS
'
SCHE
GLEICHUNGEN
-
RANS
.
12
2.3.2
MODELLE
ZUR
NACHBILDUNG
DER
TURBULENZEN
.
16
2.3.2.1
PRINZIP
DER
WIRBELVISKOSITAET
.
17
2.3.2.2
MISCHUNGSWEGHYPOTHESE
-
MWH
.
19
2.3.2.3
BERECHNUNG
DER
TURBULENZVORGAENGE
MIT
HILFE
DER
TRANSPORTGLEICHUNGEN
.
23
2.3.3
K-E
TURBULENZMODELL
.
25
2.4
DISKRETISIERUNG
DES
LOESUNGSGEBIETES
-
GITTERAUFBAU
.
27
2.4.1
BERECHNUNGSBEREICH
.
28
2.4.2
KNOTEN
.
28
2.4.3
FLUSSELEMENTE
.
29
2.4.4
OKTANDEN
.
30
2.4.5
KONTROLLVOLUMEN
.
32
2.5
DISKRETISIERUNG
.
32
2.5.1
FINITE
-
DIFFERENZEN
-
METHODE
.
33
2.5.2
FINITE
-
ELEMENTEN
-
METHODE
.
34
2.5.3
FINITE
-
VOLUMEN-METHODE
.
34
2.6
IMPLEMENTIERUNG
VON
RANDBEDINGUNGEN
.
37
2.6.1
VORGABE DER RANDBEDINGUNGEN
.
38
2.6.1.1
EINSTROEMRAND
.
39
2.6.1.2
AUSSTROEMRAND
.
39
2.6.1.3
WAENDE
.
39
2.6.1.4
SYMMETRISCHE
RAENDER
.
41
2.6.1.5
SONSTIGE
RAENDER
.
42
2.6.2
RANDBEDINGUNGEN
BEI
DEM
K-S-MODELL
.
43
2.7
FEHLERARTEN
EINES
NUMERISCHEN
RECHENVERFAHRENS
.
44
3
UNTERSUCHUNG
DER
STROEMUNGSKRAEFTE
AN
HYDRAULISCHEN
STETIGVENTILEN
.
47
3.1
STROEMUNGSKRAEFTE
AN
UNKOMPENSIERTEN
EINSTROEM
UND
AUSSTROEMKANTEN
EINES
VENTILSCHIEBERS
.
47
3.1.1
ABLEITUNG
DER
STATIONAEREN
STROEMUNGSKRAEFTE
AM
VENTILSCHIEBER
.
50
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.1.2
ABLEITUNG
DER
INSTATIONAEREN
STROEMUNGSKRAEFTE
AM
VENTILSCHIEBER
.
54
3.1.3
MODELLBILDUNG
AM
BEISPIEL
EINER
UNKOMPENSIERTEN
EINSTROEMKANTE
.
55
3.1.4
SIMULATIONSERGEBNISSE
UND
VERGLEICH
MIT
MESSERGEBNISSEN
.
57
3.2
EINFLUSS
VERSCHIEDENER
GEOMETRIEPARAMETER
AUF
DEN
AXIALKRAFTVERLAUF
.
63
3.2.1
EINFLUSS
DES
ABSTROEMWINKELS
.
64
3.2.2
EINFLUSS
DES
SCHIEBERKAMMERQUERSCHNITTS
UND
DER
SCHIEBER
KAMMERLAENGE
.
73
3.3
VERGLEICH
VON
SIMULATIONS
UND
MESSERGEBNISSEN
MIT
EINER
ANALYTISCHEN
LOESUNG
.
76
4
VERNACHLAESSIGUNG
DER
KAVITATION
-
FEHLERANALYSE
UND
KORREKTUR
.
79
4.1
ENTSTEHUNG
VON
KAVITATION
.
79
4.2
THEORIE
DER KAVITATIONSKERNE
.
81
4.3
KAVITATIONSPARAMETER
.
83
4.4
BESTIMMUNG
DES
DURCH
VERNACHLAESSIGUNG
DER
KAVITATION
ENTSTANDENEN
FEHLERS
.
89
4.4.1
ALLGEMEINE
BETRACHTUNG
AM
BEISPIEL
EINER
BLENDE
.
89
4.4.2
UEBERTRAGUNG
DER
ZUSAMMENHAENGE
AUF
DIE
CFD
SIMULATIONS
ERGEBNISSE
EINES
SCHIEBERVENTILS
.
97
5
VERGLEICH
ZWISCHEN
ZWEI
VERSCHIEDENEN
CFD-CODES
UND
ZWEI
TURBULENZMODELLEN
AM
BEISPIEL
EINES
HYDRAULISCHEN
SITZVENTILS
.
102
5.1
STROEMUNGSKRAEFTE
AN
SITZVENTILEN
MIT
SCHLIESSFUNKTION
.
102
5.1.1
EINFLUSS
DER
WESENTLICHEN
GEOMETRIEPARAMETER
AUF
DIE
STROEMUNGSKRAEFTE
BEI
UNKOMPENSIERTEN
SITZVENTILEN
MIT
SCHLIESSFUNKTION
.
102
5.1.2
STROEMUNGSKRAFTREDUZIERENDE
MASSNAHMEN
BEI
SITZVENTILEN
MIT
SCHLIESS
FUNKTION
.
103
5.1.3
MODELLBILDUNG
AM
BEISPIEL
EINES
KOMPENSIERTEN
SITZVENTILS
.107
5.1.4
SIMULATIONSERGEBNISSE
UND
VERGLEICH
MIT
MESSERGEBNISSEN
.
109
5.1.4.1
VERGLEICH
ZWISCHEN
ZWEI
CFD-CODES
.
109
5.1.4.2
VERGLEICH
ZWISCHEN
DEM
K-E
UND
DEM
RS
TURBULENZMODELL
117
6
OPTIMIERUNG
EINES
VENTILS
BEZUEGLICH
DER
STROEMUNGSKRAEFTE
MIT
HILFE
VON
CFD
BERECHNUNGEN
.
119
6.1
MODELLBILDUNG
AM
BEISPIEL
EINES
KOMPENSIERTEN
VENTILS
.
120
6.2
SIMULATIONSERGEBNISSE
UND
VERGLEICH
MIT
MESSERGEBNISSEN
.
121
6.2.1
VERGLEICH
ZWISCHEN
DEM
K-E
UND
DEM
RS
TURBULENZMODELL
.
121
6.2.2
STROEMUNGSKRAFT
IN
ABHAENGIGKEIT
VOM
KOLBENDURCHMESSER
.
122
6.2.3
VERIFIZIEREN
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
.123
6.3
DIE
MOEGLICHKEITEN
ZUR
OPTIMIERUNG
DES
UNTERSUCHTEN
VENTILGEOMETRIE
.
129
INHALTSVERZEICHNIS
III
6.4
RICHTLINIEN
ZUR
ANWENDUNG
DER
CFD
-
BERECHNUNGEN
FUER
DIE
AUSLEGUNG
UND
UNTERSUCHUNG
HYDRAULISCHER
VENTILE
.
130
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.132
8
LITERATUR
.
135
9
ANHANG
.
140
9.1
LINEARER
LOESUNGSALGORITHMUS
.140
9.1.1
FEHLERANALYSE
.
144
9.1.2
MEHRGITTERALGORITHMUS
.
145
9.1.3
ZYKLENWAHL
UND
ZYKLENSTEUERUNG
.149
9.1.4
BLOCKKORREKTUR
-
VERFAHREN
.
151
9.1.5
ILU
ZERLEGUNG
.
151
9.2
EINIGE
GRUNDREGELN
BEI
DEN
BERECHNUNGEN
MIT
MITTELWERTEN
.
155 |
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