Strömungsmechanische und akustische Optimierung eines Radiallüfters einer elektrischen Traktionsmaschine für Schienenfahrzeuge

Abstract

Strömungsmechanische Simulationen finden zunehmenden Zuspruch in der Industrie. Durch immer leistungsfähigere Computer reduziert sich die Simulationszeit erheblich und so können innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl an Simulationen durchgeführt werden. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, einen Lüfter einer elektrischen Traktionsmaschine hinsichtlich Volumenstrom und Schallemission zu optimieren. Im ersten Schritt soll für eine bestehende elektrische Traktionsmaschine des Unternehmen Traktionssysteme Austria GmbH mit Hilfe der Simulationssoftware ANSYS CFX auf der Basis von Turbulenzmodellen (SST-Turbulenzmodell) der Volumenstrom des Lüfters gesteigert werden. Dazu werden neue Lüfter mit der CAD Software CATIA gezeichnet. Im zweiten Schritt werden die optimierten Lüfter mit Hilfe eines 3D-Druckers gefertigt, in die zu untersuchende Traktionsmaschine eingesetzt und im Messlabor der TSA getestet. Dabei wird der Volumenstrom mit Hilfe eines Venturirohres gemessen. Zusätzlich wird der Schallleistungspegel gemessen, um feststellen zu können, ob sich die Schallemission reduziert hat. Eine Simulation mittels CAA zur Bestimmung des Schallleistungspegels für eine solch komplexe Geometrie ist mit den vorhandenen Computerressourcen zur Zeit noch aussichtslos. Zum Schluss erfolgt der Vergleich zwischen Simulation und den Messergebnissen.

Fluidic simulation becomes more popular in industry. The fact of more powerful computer allows a lot of simulations in short time. Aim of this diploma thesis is the optimization of the volume flow and the reduction of the sound power level of the fan of an electrical traction machine. In a first step of the diploma thesis, the volume flow for an existing electrical traction machine of the company Traktionssysteme Austria GmbH should be increased with the simulation software ANSYS CFX based on turbulence models (SST turbulence model). The geometry of the new fans be drawn with the CAD software CATIA. In a second step, the optimized fans are manufactured with the help of a 3D printer, mounted in the traction machine and examined in the measuring laboratory of the TSA. The volume flow is measured with the aid of a Venturi tube. In addition, the sound power level is measured to check if an optimization with respect to sound emission was successful. Due to limited computer ressources, a simulation with CAA for such a complex geometry is pointless. Finally, the comparison between the simulation and the measurements is established.