O+P Fluidtechnik 5/2022

HYDRAULIKTANKS
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED
Formelzeichen
chend der durchschnittlichen Verweilzeit im Tank im industrieüblichen
Bereich von 40 s bis 5 min berücksichtigt. Um immer die
A B
Blasenoberfläche m 2
Richtwerte für die Strömungsgeschwindigkeit am Auslassrohr
ρ Öl
Öldichte Kg/m 3 Regressio“, CRGRAPH, 2020, , besucht am 07.09.2020
A Tank
Querschnitt des Tanks m 2
einzuhalten, wurden die Rohrdurchmesser am Auslass variiert.
C D
Widerstandsbeiwert -
Sommerfeld /Som17/ stellte für dichte Strömungsregime
F A
Auftriebskraft N
(α Luft
> 0,0005; siehe Abschnitt 6.1) zwei Modi vor, kollisionsdominiert
(0,0005 < α
F G
Schwerkraft N
Luft
< 0,1) und kontaktdominiert (α Luft
> 0,1). Larsson
/Lar09/ hat aufgezeigt, dass sich der Hartkugelansatz für kollisionsdominierte
F W
Widerstandskraft N
Strömungen besser eignet. Andererseits ist die
H Ölstand m
Annahme von weichen Kugeln, bei denen die Blasenverformung
berücksichtigt wird, für kontaktdominierte Strömungen geeignet.
Q Volumenstrom l/min
Um die Genauigkeit des Simulationsmodells zu maximieren,
Q Aus
Volumenstrom am Auslass l/min
wird in dieser Veröffentlichung ein Bereich für den einströmenden
Q Ein
Volumenstrom am Einlass l/min
Luftanteil von 0 bis 0,1 bei einem Blasendurchmesser von
Q Luft
Luftvolumenstrom l/min 0,01 bis 0,1 mm berücksichtigt. Die Fluideigenschaften Dichte
und Viskosität wurden für die Öl- und die Gasphase in Abhängigkeit
der Temperatur variiert. Das Öl wurde basierend auf Daten-
Q Öl
Ölvolumenstrom l/min
R 2 Bestimmtheitsmaß -
blättern der RENOLIN-Reihe der Fa. Fuchs /Fuchs/ bei Temperaturen
Re B
Reynolds-Zahl der Blase -
von 20 °C bis 60 °C modelliert. Die Einflussgrößen sowie ih-
SS E
Residuenquadratsumme -
re berücksichtigten Bereiche sind in Tabelle 01 aufgelistet.
Das im Rahmen dieser Veröffentlichung entwickelte Tankmodell
repräsentiert den Luftanteil am Auslass des Tanks (Zielgrö-
SS T
Gesamte Quadratsumme -
V B
Blasenvolumen m 3
ße) als Funktion der betrachteten Einflussgrößen.
X Matrix der Einflussgrößen -
d B
Blasendurchmesser m DANKSAGUNG
g Erdbeschleunigung m/s 2
Das IGF-Vorhaben 19612 N / 1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium
k Anzahl der Einflussgrößen -
Maschinenbau e. V. – FKM, Lyoner Straße 18,
m Anzahl der Trainingsdaten -
60528 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms
zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung
n Ordnung des Polynoms -
und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft
p Druck Pa
und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
p Aus
Auslassdruck Pa
gefördert. Die Simulationen wurden mit Rechenressourcen
p Tank
Tankdruck Pa
durchgeführt, die von der RWTH Aachen University im Rahmen
des Projekts „rwth0344“ bereitgestellt wurden. Die Autoren sind
t Zeit s
dankbar für die Förderung und Unterstützung.
v B
Geschwindigkeit der Blase m/s
v Öl,Ein
Ölgeschwindigkeit am Einlass m/s
Der zweite Teil des Beitrags erscheint in der nächsten Ausgabe.
x Einflussgröße -
Autoren:
y Beobachtung (tatsächlicher Wert) -
Rahelehsadat Mostafavi, M.Sc. Institut für fluidtechnische Antriebe und
ŷ Modellvorhersage -
Systeme (ifas) der RWTH Aachen University
Dr.-Ing. Heiko Baum Fluidon Gesellschaft für Fluidtechnik mbH
ӯ
Mittelwert der Ausgangsgrößen für alle -
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz Institut für fluidtechnische Antriebe
und Systeme (ifas) der RWTH Aachen University
Trainingsdaten
α Luft
Luftanteil -
Literaturverzeichnis:
/AME04/ SIEMENS „Hydraulic Library 4.2 User Manual“, ver. 4.2, IMAGINE
α Luft,Aus
Luftanteil am Auslass -
S.A. 1995-2004, Sep. 2004
α Luft,Ein
Luftanteil am Einlass -
/AME15/ SIEMENS „LMS Imagine.Lab Amesim“, Simcenter AMESim ver. 15.2,
SIEMENS Deutschland
α Luft,Aus
Modellvorhersage für den Luftanteil am -
/Bar15/ Barton, R. R. „Tutorial: Simulation Metamodeling“, Proc. of 2015
β
Auslass
Koeffizient des Modellterms -
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
ε Approximationsfehler -
Simulation Conf., D.J. Medeiros, E.F. Watson, J.S. Carson and M.S. Manivannan,
eds. 167-174, 1998
η Öl
Dynamische Viskosität des Öls Pa.s
/Bau01/ Baum, H. „Einsatzpotenziale Neuronaler Netze bei der CAE-Tool
υ Öl
Kinematische Viskosität des Öls m 2 /s
unterstützten Projektierung fluidtechnischer Antriebe“, Shaker Verlag,
Dissertation, RWTH Aachen University, 2001
ρ B
Dichte der Blase Kg/m 3 /Bos94/ Bossel, H. „Modeling and Simulation“, A K Peters Verlag, Springer
Fachmedien, Wiesbaden, 1994
ρ Luft
Luftdichte Kg/m 3
/CRG20/CRGRAPH „Programmbeschreibungen Visual-XSel – Multiple
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