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O+P Fluidtechnik 6/2022

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O+P Fluidtechnik 6/2022

HYDRAULIKTANKS FORSCHUNG

HYDRAULIKTANKS FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED 01 02 01 Rahelehsadat Mostafavi, M.Sc. 02 Dr.-Ing. Heiko Baum 03 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz 03 be einer Blasenradiusklasse kann als Maß für die Abscheiderate des Tanks für diese Blasenklasse interpretiert werden. 8. ZUSAMMENFASSUNG / AUSBLICK Im Rahmen dieser Publikation wurde ein Modell zur Abbildung des Luftabscheideverhaltens von Hydrauliktanks entwickelt und die dafür verwendete Methode vorgestellt. Das Modell basiert auf einen Metamodellansatz, was die Anwendungen in der 1D-Simulation oder in digitalen Zwillingen ermöglicht. Anhand eines genormten Stahlbehälters der Nenngröße 630 l nach DIN 24339 wurde die Methodik zum Training des Metamodells präsentiert. Die benötigten Trainingsdaten wurden mittels 3D-CFD-Simulation erzeugt. Das entwickelte Metamodell weist eine hervorragende Genauigkeit auf. Die Funktion des Metamodell wurde im Rahmen einer 1D-Simulation demonstriert. Das Tankmodell erfordert relativ niedrige Rechenkapazitäten und -zeiten und kann zusätzlich zu seinem Einsatz in eindimensionaler Software sowohl in digitalen Zwillingen von Maschinen und Systemen als auch zur Überprüfung des Designs eines Gesamtsystems effizient eingesetzt werden. Die Anwendung dieses Modells hängt davon ab, dass der Wert aller Einflussgrößen bekannt ist. Der Luftanteil der in den Tank eintretenden Strömung und der Durchmesser der gebildeten Blasen, d. h. die Luftblasenverteilung in der eingehenden Strömung, sollten daher für das System bekannt sein. Die Bestimmung der zufälligen und variablen Luftblasenverteilung stellt eine zentrale Forschungsfrage für Hydrauliksysteme oder speziell für Systemkomponenten dar. In der Literatur wurde jedoch kein Wertebereich für diese beiden Faktoren, Luftanteil und Blasendurchmesser, für Hydrauliksysteme definiert. Mit der Entwicklung von Rücklauffiltern und den Maßnahmen zur Optimierung der in den Tank eintretenden Strömung (z. B. HYDAC Filtertechnik GmbH hat einen Rücklauffilter entwickelt, der niedrige Geschwindigkeit und große Blasen aufbaut, um die Luftabscheidung zu verbessern /HYD17/) ist es nicht weit hergeholt, diese Werte in Zukunft bestimmen oder vordefinieren zu können. DANKSAGUNG Das IGF-Vorhaben 19612 N / 1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. – FKM, Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Simulationen wurden mit Rechenressourcen durchgeführt, die von der RWTH Aachen University im Rahmen des Projekts „rwth0344“ bereitgestellt wurden. Die Autoren sind dankbar für die Förderung und Unterstützung. Autoren: Rahelehsadat Mostafavi, M.Sc. Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) der RWTH Aachen University Dr.-Ing. Heiko Baum Fluidon Gesellschaft für Fluidtechnik mbH Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) der RWTH Aachen University Literaturverzeichnis: /AME04/SIEMENS „Hydraulic Library 4.2 User Manual“, ver. 4.2, IMAGINE S.A. 1995-2004, Sep. 2004 /AME15/SIEMENS „LMS Imagine.Lab Amesim“, Simcenter AMESim ver. 15.2, SIEMENS Deutschland /Bar15/Barton, R. R. „Tutorial: Simulation Metamodeling“, Proc. of 2015 Winter Simulation Conf., L. Yilmaz, W. K. V. Chan, I. Moon, T. M. K. Roeder, C. Macal, and M. D. Rossetti, eds., 2015 /Bar98/Barton, R. R. „Simulation Metamodels“, Proc. of 1998 Winter Simulation Conf., D.J. Medeiros, E.F. Watson, J.S. Carson and M.S. 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