Abgleich von Experiment und Simulation eines Lamellenventils bezüglich der Fluid-Struktur-Interaktion

Das Ziel der vorliegenden Master-Thesis war die experimentelle Validierung einesgekoppelten Simulationsmodells, welches die Kurzzeitdynamik eines druckgesteuertenLamellenventils abbildet.Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst ein Prüfstand konzipiert, aufgebaut undverwendet, um ein Lamellenventil mit Druckluft zu beaufschlagen und reproduzierbareMessdaten zu erheben. Der Ventilmechanismus wurde daraufhin durcheine Co-Simulation mittels der Software OpenFOAM und Abaqus nachgebildet.Dabei wurde der Fluidlöser über die Co-Simulationsschnittstelle MpCCI mit demStrukturlöser gekoppelt. Abschließend wurde die virtuelle Verschiebung der Ventillamellemit dem experimentellen Ventilhub abgeglichen.Die erste experimentelle Untersuchung hat gezeigt, welche Sensoren sich für denvorlie genden Anwendungsfall eignen. Außerdem ist aufgefallen, dass die im Fluid-Struktur-System gemessenen Druckschwankungen sowohl pulsierende Signale alsauch eine niederfrequente Amplitudenmodulation aufweisen.Durch die virtuelle Untersuchung wurde festgestellt, dass das statische Lastverhaltender Lamelle adäquat durch das erstellte Strukturmodell abgebildet wird. Obwohlsich die Modellierung und Simulation des Ventilmechanismus als sehr komplizierterwies, konnte ein vereinfachtes, lauffähiges Co-Simulationsmodell systematischerarbeitet werden.Der Abgleich hat letztlich ergeben, dass die reale Ventildynamik nicht hinreichendnachgebildet werden konnte. Als Hauptursachen haben sich ein vereinfachter Spaltzwischen der Ventilplatte und der Ventillamelle sowie fehlende Randbedingungend es Fluid-Struktur-Systems herausgestellt.Diese Arbeit dokumentiert somit die Prüfstandsentwicklung und zeigt zentrale Erkenntnisseüber die Abgleichsmethodik sowie Verbesserungsvorschläge für die Experiment-und Modellqualität.