Wärmeübergang bei Prallkühlung eines rotierenden Zylinders

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans-Jörg Bauer
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437324525

Das Getriebefantriebwerk ist ein aktuelles Konzept zur Reduktion des spezifischen Treibstoffverbrauches und der Lärmemission bei zivilen Flugtriebwerken. Durch den Einsatz eines Hochleistungsgetriebes können größere Nebenstromverhältnisse und damit einhergehend ein erhöhter Vortriebswirkungsgrad realisiert werden. Um einen sicheren Betrieb des als Planetengetriebe ausgeführten Untersetzungsgetriebes zu gewährleisten, ist eine genaue Kenntnis des Thermalhaushaltes notwendig. Die Wärmefreisetzung im Schmierfilm durch das Abgleiten der Zahnflanken im Eingriff kann durch die Elastohydrodynamik bereits ausreichend genau bestimmt werden. Ein hinreichendes Modell für den Wärmeübergang bei der Einspritzkühlung ist hingegen noch nicht verfügbar. Das beantragte Projekt soll einen Beitrag dazu leisten, die Einspritzkühlung besser zu verstehen und die ablaufenden Prozesse zu modellieren. Messungen zum Wärmeübergang bei der Einspritzkühlung haben gezeigt, dass der hoch instationäre Wärmeübergangsprozess bei der Zahnradkühlung durch den Aufprallvorgang dominiert wird. Dieser Teilprozess soll durch experimentelle Untersuchungen mittels der Prallkühlung an einem rotierenden Zylinder grundlegend untersucht werden. Aus den experimentellen Daten soll das Strömungsverhalten beim Strahlaufprall charakterisiert werden. Ebenso soll eine Korrelation für den Wärmeübergang abgeleitet werden. In einem zweiten Teil des Projektes sollen die Erkenntnisse aus den Experimenten am rotierenden Zylinder mit den bereits vorhandenen experimentellen Daten zur Einspritzkühlung am Zahnrad verglichen werden. Es soll untersucht werden, ob und in welcher Weise das Modell zur Zylinderkühlung auf das Zahnrad übertragbar ist. Die festgestellten Unterschiede sollen dazu dienen Experimente für eine zweite Antragperiode zu definieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen