Berucksichtigung der Fluiddampfung bei der Modellierung und Simulation fluidbefullter Leitungssysteme

摘要

Die Wechselwirkung zwischen pulsierendem Fluid und flexibler Leitungsstruktur ist haufig die Ursache unerwunschter Schwingungen und Gerausche von Fahrzeugstrukturen. Beispiele hierfur sind funktionsbedingte Druckpulsationen in Brems- und Kraftstoffleitungen. Um Massnahmen zur Schwingungsreduktion zu entwickeln, ist eine genaue Vorhersage druckinduzierter Schwingungsamplituden in einem fruhen Entwicklungsstadium wunschenswert. Dies erfordert eine effiziente Modellierung von Systemen mit akustischer Fluid-Struktur-Kopplung unter Einbeziehung dominanter Dampfungseffekte. Insbesondere bei Anwendungen, die sich durch eine hydroakustische Anregung auszeichnen, ist die Berucksichtigung der Fluiddampfung von grosser Bedeutung. Dies wird am Beispiel einer fluidbefullten Rohrleitung verdeutlicht. Das verwendete, frequenzabhangige Fluiddampfungsmodell basiert auf einer komplexen Kreiswellenzahl und berucksichtigt Reibungseffekte in der viskosen Grenzschicht. Die Modellierung raumlicher Leitungssysteme erfolgt mittels FEM und einer effizienten Substrukturtechnik. Dabei werden die einzelnen Leitungskomponenten im Modalraum reduziert und mit einem geeigneten Kopplungsschema as-sembliert. Die weit verbreitete Craig-Bampton-Methode wird um eine zusatzliche Reduktion der verbleibenden Interface-Freiheitsgrade erweitert. Die verwendete Modellordnungsreduktion beschleunigt die Berechnung komplexer Leitungssysteme. Druckinduzierte Schwingungen werden durch hydro- und vibroakustische Ubertragungsfunktionen bewertet. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt durch den Vergleich mit gemessenen Frequenzgangen. Dazu wird ein Hydraulikprufstand mit einer hochdynamischen Pulsationsquelle eingesetzt. Abschliessend werden passive Massnahmen zur Schwingungsreduktion von Kfz-Leitungen aufgezeigt.