Denna rapport avser det examensarbete som har utförts i samarbete med AB Volvo Penta under vårterminen 2022. Arbetet beskriver produktutvecklingsprocessen för en lamellprovrigg.Volvo Penta i Köping utvecklar och tillverkar transmissioner för marint bruk. De har problem att få noggranna mätningar av effektförluster i lamellpaketen som sitter i transmissionen. Därför önskar Volvo Penta en lamellprovrigg för att kunna mäta effektförlusterna i ett frånkopplat lamellpaket. Projektet avgränsas till att endast ta fram en layoutkonstruktion med val av huvudkomponenter och funktionsbeskrivning för lamellprovriggen.Innan produktutvecklingsprocessen påbörjades gjordes en förstudie för att granska befintliga lamellprovriggar. Förstudien konkluderas med att dagens lamellprovriggar inte kan utföra tester under de driftförhållanden som önskas i den provrigg som examensarbetet avser konstruera, därför kan endast huvudkomponenter i tidigare lamellprovriggar granskas och inte hela provriggskoncepten. Genom konceptgenerering och -utvärdering tas en layoutkonstruktion fram och huvudkomponenter specificeras. Motrotation på lamellpaket skapas med Duoprop-system. Förlustmätningar av moment samt värmeutveckling utförs. Mätning av både moment och varvtal görs med ett momentnav som är placerad vid motorn för att mäta det som förs in i systemet. Temperatur och flöde mäts på flera ställen i hydraulsystemet för att kunna variera det önskade driftförhållandet.Resultatet är underlag till en provrigg som efterliknar Volvo Pentas IPS-transmissions driftförhållanden och ger möjlighet till provning av nya material, oljor och dimensioner. Konstruktionens avsikt är att ge underlag på en layout av en lamellprovrigg som lämpar sig till Volvo Pentas fysiska och teoretiska behov. Konstruktionen är genomarbetad och bör vara en stabil byggsten för kommande arbete fram till tillverkning och montering. / This report refers to the bachelor’s thesis that has been carried out in collaboration with AB Volvo Penta during the spring term 2022. The work describes the product development process for a wet disc clutch test rig.Volvo Penta in Köping develops and manufactures transmissions for marine applications. Their problem is getting accurate measurements of power losses in the wet clutch packages contained in the transmission. Volvo Penta therefore have the desire for a wet disc clutch test rig to be able to measure the power losses in a disconnected friction disc package. The project is limited to developing only a layout design with a selection of main components and a functional description for the wet disc clutch test rig.Before the product development process began, a feasibility study was conducted to examine existing friction disc test rigs. The feasibility study concludes that today's test rigs can not perform tests under the desired operating conditions in the test rig that the degree project intends to construct, therefore only main components in previous test rigs can be examined and not the entire test rig concept. Through concept generation and evaluation, a layout construction is developed and the main components to it are specified. Counter-rotation on friction disc packages is created with a Duoprop-system. Loss measurements are performed for torque and heat generation. Measurements for both torque and rotational speed are done with a torque sensor that is located at the engine to measure what is fed into the system. Temperature and flow are measured in several places throughout the hydraulic system in order to be able to vary the desired operating conditions.The result is the basis for a wet disc clutch test rig that mimics Volvo Penta's IPS transmission’s operating conditions and provides an opportunity to test new materials, oils and dimensions. The purpose of the design is to provide a basis for a layout of a wet disc clutch test rig that suits Volvo Penta's physical and theoretical needs. The construction has been thoroughly evaluated and should be a stable building block for future work until manufacturing and assembly.

As the need for highly efficient transmission systems increase, it is imperative to have lower fuel consumption levels. Hence, it becomes crucial to investigate and understand reasons behind various losses occurring within the system. Clutches and gears contribute to the major losses within a transmission system. In this thesis project, the drag losses in disengaged wet clutch is studied and efforts have been made to come up with solutions to reduce these losses. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used as tool to understand the oil flow in the clutch system. The thesis tasks focused on: - Better understanding of flow physics and oil inlet to the clutch pack - Design and analysis of groove patterns to reduce drag loss - Understand the effect of rotation of clutch discs on groove functionality - Development of a multiphase CFD model with realistic boundary conditions for clutch analysis Initially, the entire clutch pack is modelled to study the oil flow and estimate the amount of oil that is being pumped into the individual gaps between the steel plates and friction discs. To analyze different groove patterns, the clutch model was simplified and only the gap having higher mass flow rate has been considered for simulation. A background study has been done to understand the effect of different clutch parameters on drag losses. Based on the understanding from the literature study, two groove patterns- inclined grooves and waffle grooves have been designed and analyzed in this thesis work. A simplified model with periodic boundary condition and a complete single disc model have been set up and simulated to compare the two groove patterns. To reduce the computational time, at first, a periodic model is set up for groove study. Due to numerical instability observed in the results obtained by using model with periodic boundary condition, the complete single disc model is used for further groove study and comparison. To understand the effect of rotation on grooves, two models have been set up, one with stationary grooves and the other with rotating grooves. While performing the simulations, the temperature and the oil properties have been considered constant. As there were no test results available, the CFD results could not be validated. Convective heat transfer coefficient is estimated to compare the cooling effect of different grooves. An optimal groove pattern would be the one that dissipates oil faster and efficiently out of the clutch pack, and at the same time has better cooling effect. From the results obtained, the inclined grooves were more efficient than waffle grooves in dissipating oil and reducing drag losses. On the other hand, waffle grooves have higher convective heat transfer coefficient when compared to inclined grooves and are better for cooling. / På grund av de ökande kraven på transmissionssystemen är det av stort intresse att även öka deras verkningsgrad för att uppnå lägre bränsleförbrukning. Det blir då viktigt att förstå orsakerna bakom de förluster som uppstår inom systemet. Kopplingar och växlar bidrar till de största förlusterna inom ett transmissionssystem. I denna avhandling studeras strömningsförlusterna i en frånkopplad våtkoppling och försök görs att hitta lösningar för att minska dessa förluster. Computational Fluid Dynamics (numeriska flödesberäkningar) används som ett verktyg för att förstå oljeflödet i kopplingssystemet. Avhandlingens fokus ligger på följande områden: - Förbättra förståelsen för flödesfysik och oljetillförsel till kopplingspaketet - Design och analys av spårmönster för att minska strömningsförluster - Förstå effekten av kopplingsskivornas rotation på spårens funktion - Utveckling av en flerfas CFD-modell med realistiska randvillkor för kopplingsanalys Först modelleras hela kopplingspaketet för att studera oljeflödet och beräkna mängden olja som pumpas in i mellanrummen mellan stålplattorna och friktionsskivorna. För att analysera olika spårmönster förenklades kopplingsmodellen och endast det mellanrum med högst massflödeshastighet har beaktats för simulering. En bakgrundsstudie har gjorts för att förstå effekten av olika parametrar på strömningsförlusterna. Baserat på förståelsen från litteraturstudien har två spårmönster – lutande spår och våffelspår, utformats och analyserats i detta arbete. En nedskalad periodisk modell och en komplett enkelskivsmodell har skapats och simulerats för att jämföra de två spårmönstren. För att minska beräkningstiderna för simuleringarna, användes en periodisk modell för spårgeometristudien. På grund av numerisk instabilitet som observerades i resultaten från den periodiska modellen används den kompletta enkla skivmodellen för ytterligare analys och jämförelse. För att förstå rotationseffekten på spåren har två modeller upprättats, en med stationära spår och en med roterande spår. Under simuleringen har temperaturen och oljeegenskaperna antagits vara konstanta. Eftersom det inte fanns några testresultat tillgängliga kunde CFD-resultaten inte verifieras. Den konvektiva värmeöverföringskoefficienten uppskattades för att kunna jämföra hur kylförmågan påverkas av olika spårgeometrier.  Ett optimalt spårmönster bör utformas sådant att det minskar förlusterna genom att skingra oljan snabbt och effektivt i hela kopplingspaketet, och samtidigt ger en bättre kylningseffekt. Enligt de erhållna resultaten var de lutande spåren effektivare än våffelspår i att skingra olja och reducera strömningsförluster. Å andra sidan ger spår med våffelmönster en högre konvektiv värmeöverföringskoefficient jämfört med lutande spår och därmed förbättrad kylförmåga.