Hydraulische Komponenten
Hersteller fluid-mechatronischer Komponenten und Systeme sind heute mit steigenden Anforderungen an Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Leistungsdichte konfrontiert, während gleichzeitig die Entwicklungszeiten immer kürzer werden. Im Forschungsbereich „Hydraulische Komponenten“ liegt der Schwerpunkt auf der Untersuchung, Entwicklung und Validierung von Methoden zur rechnergestützten Produktentwicklung. Dazu werden fortgeschrittene, kommerzielle und proprietäre, Simulationsmethoden zur detaillierten Analyse eingesetzt. Um die physikalischen Wirkzusammenhänge in hydraulischen Komponenten besser zu verstehen und die Modelle zu validieren, wurden in diesem Zusammenhang bereits zahlreiche domänenübergreifende Untersuchungen durchgeführt – u. a. wurden Strömungs- und Strukturphänomene, Akustik, Energieeffizienz, Thermodynamik, Fluidfilmhöhe und Temperatur sowie Kontaktmechanik und Verschleißmechanismen untersucht.
Ausgewählte Projekte
Untersuchungsobjekte
- hydrostatische Verdrängereinheiten, hydrodynamische und hydrostatische Lager, Ventile und Ventilschieber, Dichtungen
- Komponenten für Sonderanwendungen im Bereich KFZ, Luft- und Raumfahrt sowie Werkzeugmaschinen
Hauptarbeitsfelder/Fragestellungen
- Steigerung von Energieeffizienz, Funktionalität, Betriebsbereich, Robustheit und Lebensdauer
- Reduzierung von Geräuschemissionen, Pulsationen, Strukturschwingungen und Kavitation
- zuverlässige Vorausberechnung des statischen und dynamischen Betriebsverhaltens
- Wärmeübertragung, thermo-energetisches Verhalten
- Anpassung von Experimental- bzw. Simulationsmethoden für spezielle Anwendungsfälle
(z. B. kompakte Ventile, rotierende Komponenten in hydrostatischen Verdängereinheiten) - Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen und -methoden
Methoden
Experimentelle Methoden
- Strömungsvisualisierung (PIV, LIF, Shadowgrafie),
- Körper-, Flüssigkeits- und Luftschallmessung,
- Spalt-, Druck-, Durchfluss-, Temperaturmessung,
- Betriebsschwingungsanalyse u. v. m.
Simulative und analytische Methoden
- stationäre und transiente numerische Strömungssimulation (CFD) u. a. unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung (Conjugate Heat Transfer CHT) bzw. der Wechselwirkungen mit Festkörpern (Fluid-Struktur-Interaktion FSI)
- domänenübergreifende Modellbildung mit konzentrierten Parametern (Systemsimulation)
Analyse von Ventilen
- Bewegungsgekoppelte Analyse der Ventilschieberbewegung, weiterlesen ...
- Stabilität von Druckbegrenzungsventilen, weiterlesen ...
- Toleranzanalyse im Ventilentwurf, weiterlesen ...
Untersuchung von Axialkolbenpumpen
- Tribologieoptimierung von Pumpensystemen durch fertigungsgerechte Einbringung von Mesostrukturen, weiterlesen ...
- Ansaugverhalten von Axialkolbenpumpen, weiterlesen ...
- Numerische Strömungssimulation der Förderstromcharakteristik von Axialkolbenpumpen zur Steigerung der Grenzdrehzahl, weiterlesen ...
- Saugleitungsmodellierung einer Axialkolbenpumpe unter Berücksichtigung von Fluidstruktur-Interaktionen (FSI), weiterlesen ...
- Simulationsgestützte thermische Analyse der Spaltströmungen in einer Axialkolbenpumpe zur Verbesserung ihres Schmier- und Leckageverhaltens, weiterlesen ...
- Strömungsvorgänge in Kolbenpumpen, weiterlesen ...
- Verlängerung der Lebensdauer von Axialkolbenpumpen, weiterlesen ...
Gleitlager und (Innen-) Zahnradeinheiten
- Pulsations- und Geräuschreduzierung an Zahnradpumpen, weiterlesen ...
- Statisches und dynamisches Lagerverhalten von Innenzahnradmaschinen, weiterlesen ...
- Hydrostatische Lager für den Offshore-Bereich, weiterlesen ...