@phdthesis{Lutz, author = {Lutz, Johannes}, title = {Methodik zur numerischen Simulation der Kolbenk{\"u}hlung im Hinblick auf Verbrauchspotentiale und erh{\"o}hte Leistungsdichte}, publisher = {Shaker}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-8440-1783-0}, abstract = {In der Notwendigkeit einer weiteren Verbrauchssenkung in den vorgeschriebenen Fahrzyklen ist die Ottomotorenentwicklung aktuell auf eine zunehmende Steigerung der spezifischen Leistung durch Direkteinspritzung und Aufladung gerichtet. Trotz der resultierenden erheblichen Zunahme der mechanischen und thermischen Belastung des Kolbens, muss dessen Dauerhaltbarkeit durch intelligente K{\"u}hlkonzepte auch zuk{\"u}nftig sichergestellt werden. Dar{\"u}ber hinaus sind in Teillastbereichen durch eine reduzierte Kolbenk{\"u}hlung noch zus{\"a}tzliche Wirkungsgradpotentiale zu erschließen. Entscheidend daf{\"u}r ist die genaue Kenntnis der thermischen Randbedingungen am Kolben zur Bestimmung der Bauteiltemperaturen. W{\"a}hrend auf der Verbrennungsseite schon gut validierte Methoden zur Simulation des W{\"a}rmeeintrags existieren, ist die Modellierung der W{\"a}rmeabfuhr noch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Die Ursache liegt in den bisher nur unzureichend analysierten W{\"a}rme{\"u}bergangsverh{\"a}ltnissen an der Kolbeninnenkontur und Lauffl{\"a}che, die sich bisher sowohl infolge des komplexen Charakters der Zweiphasenstr{\"o}mung der Spritz{\"o}lk{\"u}hlung, als auch aufgrund der starken Ringdynamik im Motorbetrieb einer detaillierten Analyse entzogen haben. Durch Einsatz der numerischen Str{\"o}mungsmechanik zur Berechnung der {\"O}lspritzk{\"u}hlung und eines Matlab basierten Programms zur Bestimmung der W{\"a}rme{\"u}bergangsverh{\"a}ltnisse an der Kolbenseite, werden im Rahmen dieser Arbeit die thermischen Randbedingungen pr{\"a}zisiert und f{\"u}hren damit zu genaueren Kenntnissen des instation{\"a}ren und mittleren W{\"a}rmeflusses durch den Kolben und in die Zylinderbuchse. Diese Randbedingungen erlauben es nun, lastpunktabh{\"a}ngig Kolben- und Buchsentemperaturverteilungen simulativ zu bestimmen und schaffen die Grundlage zur pr{\"a}zisen mechanischen und thermischen Auslegung des Grundmotors.}, language = {de} }