Die >>Moderne Turboaufladung<< beruht darauf, dass man bei neuen Entwicklungen zuerst alle wichtigen Parameter anhand von rechnerischen Simulationen studiert, um das Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine und Turbolader aus thermodynamischer Sicht zu optimieren. Dieses Buch zeigt daher vor dem allgemeinen Hintergrund der Turboaufladung auch das Handwerkszeug, mit dem man solche Simulationen durchführen kann, und fördert somit das Verständnis für das System als Ganzes. Zur Vertiefung können anhand eines Beispielprogramms auf CD die wichtigsten Zusammenhänge rechnerisch nachvollzogen werden. Inhalt: - Allgemeines zum Turbolader - Der Radialverdichter - Die Radialturbine (Axialturbine) - Wirkungsgrade und Verluste - Die Ladeluftkühlung - Regeleinrichtungen (Wastegate, Bypass, VTG) - Aufladesysteme - Numerische Darstellung von Turbolader-Kennfeldern - Die wichtigsten Kenngrößen und Formeln zur Motorsimulation - Berechnung von gasdynamischen Vorgängen bei Stoßaufladung - Dynamisches Verdichterverhalten und seine Einflussparameter - Simulation von Verdichterpumpen
Aktualisiert: 2023-06-15
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Die >>Moderne Turboaufladung<< beruht darauf, dass man bei neuen Entwicklungen zuerst alle wichtigen Parameter anhand von rechnerischen Simulationen studiert, um das Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine und Turbolader aus thermodynamischer Sicht zu optimieren. Dieses Buch zeigt daher vor dem allgemeinen Hintergrund der Turboaufladung auch das Handwerkszeug, mit dem man solche Simulationen durchführen kann, und fördert somit das Verständnis für das System als Ganzes. Zur Vertiefung können anhand eines Beispielprogramms auf CD die wichtigsten Zusammenhänge rechnerisch nachvollzogen werden. Inhalt: - Allgemeines zum Turbolader - Der Radialverdichter - Die Radialturbine (Axialturbine) - Wirkungsgrade und Verluste - Die Ladeluftkühlung - Regeleinrichtungen (Wastegate, Bypass, VTG) - Aufladesysteme - Numerische Darstellung von Turbolader-Kennfeldern - Die wichtigsten Kenngrößen und Formeln zur Motorsimulation - Berechnung von gasdynamischen Vorgängen bei Stoßaufladung - Dynamisches Verdichterverhalten und seine Einflussparameter - Simulation von Verdichterpumpen
Aktualisiert: 2023-06-05
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Die >>Moderne Turboaufladung<< beruht darauf, dass man bei neuen Entwicklungen zuerst alle wichtigen Parameter anhand von rechnerischen Simulationen studiert, um das Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine und Turbolader aus thermodynamischer Sicht zu optimieren. Dieses Buch zeigt daher vor dem allgemeinen Hintergrund der Turboaufladung auch das Handwerkszeug, mit dem man solche Simulationen durchführen kann, und fördert somit das Verständnis für das System als Ganzes. Zur Vertiefung können anhand eines Beispielprogramms auf CD die wichtigsten Zusammenhänge rechnerisch nachvollzogen werden. Inhalt: - Allgemeines zum Turbolader - Der Radialverdichter - Die Radialturbine (Axialturbine) - Wirkungsgrade und Verluste - Die Ladeluftkühlung - Regeleinrichtungen (Wastegate, Bypass, VTG) - Aufladesysteme - Numerische Darstellung von Turbolader-Kennfeldern - Die wichtigsten Kenngrößen und Formeln zur Motorsimulation - Berechnung von gasdynamischen Vorgängen bei Stoßaufladung - Dynamisches Verdichterverhalten und seine Einflussparameter - Simulation von Verdichterpumpen
Aktualisiert: 2023-05-08
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zum Retrofit von Radialverdichterstufen vorgestellt und die Anwendung beschrieben. Durch den Retrofit wird eine existierende Radialstufe bezüglich des aerodynamischen Designs auf den neuesten Stand der Wissenschaft gebracht. Dies wir durch neu entwickelte Methoden zur dreidimensionalen Schaufelverwindung des Lauf- und Leitrads und den Einsatz von Optimierungalgorithmen umgesetzt.
Im Anwendungsteil dieser Arbeit wird das Verfahren an einer Stufe getestet. Eine CFD-Berechnung der Nachbildung der Stufe zeigt mit den Messdaten übereinstimmende Ergebnisse.
Aktualisiert: 2022-12-08
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Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur experimentellen Bestimmung der von einem Radialverdichter in die Druckleitung emittierten tonalen Schallleistung. Die Bestimmung der Schallleistung erfolgt bei diesem Verfahren auf Basis von Azimutalmodenanalysen, für welche die Schalldruckpegel am Austritt der Verdichterstufe mit ringförmig angeordneten und wandbündig montierten Sensoren erfasst werden. Für die Validierung der methodischen Vorgehensweise und die Abschätzung von Unsicherheiten bei der Bestimmung der Schallleistung werden in dieser Arbeit die Ergebnisse von hochaufgelösten, instationären Strömungssimulationen einer transsonischen Radialverdichterstufe mit unbeschaufeltem Diffusor und Spiralgehäuse herangezogen und die am Austritt der Verdichterstufe auftretenden Schallfelder mit einem Verfahren zur vollständigen Radialmodenanalyse untersucht. Im Rahmen von experimentellen Untersuchungen an einem großskaligen Radialverdichterprüfstand wird die Anwendbarkeit des Verfahrens schließlich nachgewiesen und die Betriebspunktabhängigkeit der tonalen Schallleistungsemissionen für die ersten beiden Schaufelwechselfrequenzen ermittelt. Die mit diesem Verfahren gewonnenen experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die betriebspunktabhängigen Variationen der Schallleistung die zuvor bestimmten Unsicherheiten um ein Vielfaches übersteigen. Der Drosselzustand der Verdichterstufe erweist sich bei der Analyse der Betriebspunktabhängigkeit als ein ebenso wichtiger Einflussfaktor wie die Drehzahl.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der zeitgemittelten Durchströmung eines beschaufelten Radialverdichterdiffusors im Hinblick auf die Entwicklung von Längswirbeln über einen breiten Kennfeldbereich und ihr Einfluss auf die Diffusorabströmung. Untersucht wird die radiale Verdichterendstufe eines Strahltriebwerks der niedrigen Schubklasse, dessen Diffusionssystem aus einem radialen Profilschaufeldiffusor und einer einreihigen Umlenkbeschaufelung besteht. Vorherige Forschungsarbeiten zeigten, dass der angestrebte Druckaufbau und Wirkungsgrad bei breitem Arbeitsbereich nicht erreicht wird. Neben den primär im Diffusor erzeugten Verlusten wird als Ursache hierfür auch die durch Längswirbel hervorgerufene Fehlanströmung der Umlenkbeschaufelung vermutet. Eine theoretische Erklärung für die Entstehung von "Halswirbeln" im Diffusorhals ist anhand der spannweitigen Inhomogenität der Diffusorzuströmung möglich, die durch die bekannte Strahl-Totwasser-Laufradabströmung verursacht wird. Es ist jedoch bislang unerforscht, ob sich diese Wirbel auch in Stufen mit geringem Höhen-Breiten-Verhältnis entwickeln. Der experimentelle Nachweis dessen erfordert den Einsatz berührungsloser Messtechniken in dem flachen Diffusorkanal. Zur Geschwindigkeitsmessung wird ein Laser-Doppler-Anemometrie-System (LDA) in Kombination mit einem 6-Achs-Industrieroboter als Traversiereinheit verwendet. Einflüsse auf die LDA-Signalqualität und eine angepasste Laserstrahlkonfiguration werden vorgestellt. Zeitgemittelte instationäre Strömungssimulation mit dem Löser TRACE werden mit LDA- und Druckmessungen verglichen. Die Messergebnisse zeigen im Ein- und Austrittsbereich des Diffusorkanals Sekundärströmungen, die das Aufrollen zu Wirbelstrukturen forcieren. Es wird gezeigt, dass von den insgesamt sieben im Diffusor vorliegenden Längswirbeln vorwiegend der nabenseitige Halswirbel und der Diffusorhinterkantenwirbel die Zuströmung der Umlenkbeschaufelung beeinflusst.
Aktualisiert: 2021-12-30
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren beschrieben, welches die automatisierte Gestaltung eines optimalen Übergangsradius zwischen Schaufelblatt und Seitenwand erlaubt. Üblicherweise unterliegt dieses Geometriemerkmal lediglich festigkeits- und fertigungsspezifischen Anforderungen und wird nicht nach strömungsmechanischen Gesichtspunkten ausgelegt. Um das Verbesserungspotential der Maßnahme zu ermitteln, wird das Verfahren an einem Radialverdichter erprobt. Die durchgeführte Optimierung zeigt, dass sich durch variable Gestaltung des Übergangsradius im Hinblick auf die spezifizierten Zielgrößen Druckverhältnis und Wirkungsgrad signifikante Steigerungen ergeben. Eine detaillierte Strömungsanalyse identifiziert Ursachen und Wirkzusammenhänge, die den beobachteten Änderungen zugrunde liegen. Schließlich wird gezeigt, inwiefern ein stromab gelegener Keilschaufeldiffusor durch die Maßnahmen im Laufrad profitiert. Hier führt das homogenere Abströmprofil des modifizierten Laufrades insbesondere in der pumpgrenzseitigen Hälfte des Kennfeldes zu einer günstigeren Blockageentwicklung. In der Folge sind im Diffusor bei stärker angedrosselten Betriebspunkten der Druckaufbau erhöht und die Strömungsverluste reduziert. Dadurch zeichnet sich die gesamte Stufe durch einen erheblich vergrößerten Betriebsbereich mit einem erweiterten Gebiet höchster Wirkungsgrade aus.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Die übergeordnete Zielsetzung dieser Arbeit besteht darin, den numerischen Optimierungserfolg eines transsonischen Radialverdichters experimentell nachzuweisen und somit die Optimierungsmethode und -strategie zu validieren. Im Rahmen einer Vorgängerarbeit wurde eine hochaufladende Radialverdichterstufe mit klassischer Regelgeradenbeschaufelung numerisch optimiert und ein neuartiges Verdichterdesign mit Freiformflächenbeschaufelung erzeugt. Die Hauptoptimierungsziele waren eine Steigerung des Stufenwirkungsgrads und eine Reduktion der durch den Verdichtungsstoß am Eintritt induzierten Druckamplitude. Zur Verifizierung der dem Optimierungserfolg zugrunde liegenden numerischen Modellierung werden in der vorliegenden Arbeit kombinierte experimentell-numerische Analysen beider Verdichterstufen durchgeführt. Diese basieren auf stationären und instationären Strömungssimulationen sowie umfangreichen aero- und thermodynamischen Messungen an einem Großkomponentenprüfstand.
Auf Basis der Erkenntnisse wird die Schlussfolgerung gezogen, dass das verwendete Optimierungsverfahren zur Auslegung eines verbesserten transsonischen Radialverdichters grundsätzlich praktisch anwendbar und zielführend ist. Aus den im Auslegungsbetriebspunkt aufgezeigten Einschränkungen lassen sich konkrete Empfehlungen für zukünftige Optimierungsstrategien ableiten.
Aktualisiert: 2020-12-26
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In dieser Arbeit wird das Verhalten der Komponenten einer Radialverdichterstufe mit Rückführung anhand von Strömungssimulationen und detaillierter Messdaten analysiert. Es wird detailliert auf die Strömungsvorgänge in der 180°-Umlenkung eingegangen und die zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge erklärt. Die Verdichterstufe entspricht einer Frontstufe eines einwelligen, mehrstufigen Radialverdichters für Anwendungen in der Prozessindustrie. Im Auslegungspunkt reduzieren die Verluste im Rückführsystem den Stufenwirkungsgrad um ca. 5%-Punkte. Mit steigendem Durchsatz steigen die Verluste im Rückführsystem an, weshalb der Stufenwirkungsgrad bei hohen Durchsätzen, stark abnimmt. Somit weist das Rückführsystem großes Potential zur Verbesserung des Wirkungsgrads auf.
Die Analyse der Strömung im Rückführsystem zeigt die Bedeutung der 180°-Umlenkung für den Stufenwirkungsgrad, da die Umlenkung die größten Verluste im Rückführsystem verursacht und das Anströmprofil der Rückführpassage bereitstellt. Dieses Anströmprofil begünstigt aufgrund der dicken Nabengrenzschicht starke Sekundärströmungen in der Rückführpassage, welche zu hohen Verlusten in der Passage und der folgenden 90°-Umlenkung führen. Die Strömung in der 180°-Umlenkung wird durch die spannweitigen Gradienten aufgrund der meridionalen Kanalkrümmung dominiert. Die Stärke der Krümmungseffekte und die Höhe der Verluste ist von der räumlichen Stromlinienkrümmung abhängig. Sie nimmt mit steigendem Zuströmwinkel, steigender Meridionalgeschwindigkeit und zunehmender meridionaler Krümmung zu. Die Krümmung des Strömungskanals führt zu einer starken meridionalen Beschleunigung der Strömung an der Nabe und zu einer Verzögerung der Strömung am Gehäuse. Sie ruft starke Geschwindigkeits- und Winkelgradienten über der Kanalhöhe hervor. Diese werden durch turbulente Schubspannungen in der Umlenkung verlustbehaftet abgebaut. Somit hat der Turbulenzgrad entscheidenden Einfluss auf das Strömungsfeld in der Umlenkung.
Aktualisiert: 2020-12-26
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In dieser Arbeit wird ein mehrstufiger Radialverdichter mit Rückführung betrachtet. Um den Wirkungsgrad solcher Radialverdichter zu steigern, kann der Strömung mithilfe dreidimensionaler Schaufeln im Rückführsystem begegnet werden. Es wurde ein numerisches Setup erarbeitet, welches eine numerische Optimierung des Rückführsystems ermöglichte. Die generierten Designs bildeten die Grundlage für eine Abschätzung des Potentials dreidimensionaler Beschaufelungen unter strikten Fertigungsrandbedingungen. Die Datenbasis enthielt Designs aus einem design of experiments und einer multi-objective Optimierung, bei der sich eine Pareto-Front identifizieren ließ. Mit der generierten Datenbasis konnten die Gestaltungsmöglichkeiten einer dreidimensionalen Rückführbeschaufelung herausgearbeitet werden und die dahinter liegenden physikalischen Zusammenhänge beleuchtet werden. Eine Analyse der Pareto-Front lieferte einen Aufschluss über den Trade-off einzelner Optimierungsziele. Beschaufelungen mit positiver Erreichung der Zielfunktionen zeichneten sich durch eine dreidimensionale Gestaltung mit einer Verwindung des Naben- und Gehäuseschaufelprofils gegeneinander aus. An der Nabe wurden vorrangig Skelettlinien mit hohen Umlenkungen an der Vorder- und Hinterkante sowie einer Entlastung der Schaufelmitte als vorteilhaft identifiziert. Am Gehäuse bot sich eine umgekehrte Gestaltung, mit einer Entlastung der Schaufelhinter- und Vorderkante sowie Belastung der Schaufelmitte, an. Dies ermöglichte es, die über der Kanalhöhe variierende Anströmung sowie die Ausprägung der Sekundärströmung gezielt zu beeinflussen. Über die Verteilung der Verzögerungsaufgabe der Rückführung zwischen der 180°-Umlenkung und der Rückführpassage konnte der Trade-off zwischen einzelnen Zielen eingestellt werden. Das methodische Vorgehen dieser Arbeit zeigte, dass Wissen bei einer numerischen Optimierung über eine gezielte Analyse der Zusammenhänge innerhalb der erzeugten Datenbasis generiert werden kann.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Typisches Merkmal von Radialverdichtern, welche in Automobilanwendungen zum Einsatz kommen, ist das Überrollverhalten im stabilitätskritischen Kennfeldbereich. Durch numerische und analytische Betrachtung der Verdichteraerodynamik wird die Ausbildung einer ausgeprägten Blockagezone als Ursache des reduzierten Totaldruckaufbaus identifiziert. Mittels des Einsatzes von Gehäusestrukturen kann die Aerodynamik an der Rotoreintrittsebene beeinflusst werden, verbunden mit einer Erhöhung des Totaldruckverhältnisses im stabilitätskritischen Kennfeldbereich.
Zum Verständnis des systemischen Einflusses auf die Stabilitätsgrenze wird zusätzlich ein analytisches Stabilitätskriterium auf Basis des bekannten Modells von Greitzer entwickelt. Die Validität und Übertragbarkeit des Stabilitätskriteriums wird anhand mehrerer Studien nachgewiesen. Die Besonderheit des analytischen Stabilitätskriteriums liegt in der Berücksichtigung aller Systemkomponenten und der hohen Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen ohne die Implementierung empirischer Korrekturfaktoren.
Zur Vervollständigung der Anforderungen an zukünftige Radialverdichter wird der signifikante Einfluss pulsierender Randbedingungen auf die Verdichtercharakteristik dargestellt. Hierbei treten sprunghafte Verluste im Totaldruckverhältnis im, unter stationären Randbedingungen, stabilen Kennfeldbereich auf. Mittels den Ergebnissen kann die Korrektheit des systemischen Ansatzes zur Beschreibung des Stabilitätsverhaltens auch unter pulsierenden Randbedingungen nachgewiesen werden. Anhand der vorliegenden Ergebnisse kann abschließend ein Gesamtsystemverständnis entwickelt werden, welches die Wirkzusammenhänge der wesentlichen Einflussfaktoren auf das Kennfeld von Radialverdichtern für Automobilanwendungen darstellt.
Aktualisiert: 2020-07-09
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Die vorliegende Arbeit ist die numerische Untersuchung einer transsonischen Radialverdichterstufe aus einer Triebwerksanwendung. Das Diffusionssystem der Basiskonfiguration besteht aus einem langen Pipe-Diffusor und einem axialen Nachleitapparat. Der Druckrückgewinn wird durch den Diffusor dominiert, jedoch sind ca. 30% der Druckverluste dem Nachleitapparat zuzuschreiben. Im Eintritt des Diffusors erfolgt eine komplexe Mischung der Strömung durch dreidimensionale Sekundärströmungen. Diese werden durch zwei gegensinnig rotierende Längswirbel dominiert, die in erster Linie eine Folge der Laufradabströmung sind und durch die Vorderkanten des Pipe-Diffusors verstärkt werden. Aufgrund der sehr engen Kopplung interagieren die Laufradnachläufe mit den Vorderkanten des Pipe-Diffusors und somit variieren auch die Sekundärströmungen, was für die Leistungseigenschaften relevant ist.
In dem ersten Teil der Arbeit erfolgt eine Validierung der zeitgemittelten Strömungssimulationen mit experimentellen Daten. Anschließend wird die instationäre Aerodynamik zwischen dem Laufrad und dem Pipe-Diffusor im Detail analysiert und es erfolgt ein Vergleich zwischen dem Zeitmittel einer instationären Simulation und einer stationären Simulation mit Mischungsebene. Dieser macht deutlich, dass die instationären Interaktion für eine realitätsnahe Nachrechnung von Bedeutung ist.
In dem zweiten Teil der Arbeit wird ein neuartiges kompaktes Diffusionssystem erstmalig numerisch untersucht und mit der Basisstufe verglichen. Der Nachleitapparat ist als zweireihiges Tandem-Gitter ausgeführt und dessen erste Reihe ist in den Austritt des verkürzten Pipe-Diffusors eingetaucht. Auf diese Weise kann der Bauraum in radialer Richtung stark reduziert werden. Der Vergleich des kompakteren Diffusionssystems mit der Basiskonfiguration führt zu einem besseren Verständnis der komplexen dreidimensionalen Strömungsvorgänge in dem Diffusor und dem Nachleitapparat.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Im Rahmen der Arbeit wird der Einsatz von numerischen Optimierungsverfahren in der Auslegung von transsonischen Radialverdichtern experimentell und numerisch untersucht. Die Analyse erfolgt auf Basis eines Vergleiches zwischen einer Regelgeraden- (Ausgangsdesign) und Freiformflächenbeschaufelung (optimiertes Design).
Der Vergleich beider Laufräder zeigt, dass der Wirkungsgradvorteil des optimierten Designs im Wesentlichen auf ein homogeneres Laufradabströmprofil bzw. geringere Diffusorverluste zurückzuführen ist. Die Homogenisierung des Abströmprofils folgt sowohl aus der veränderten Schaufelneigung als auch dem unterschiedlichen Raumwinkelverlauf der Schaufel am Radaustritt. Aus einer Analyse der Sekundärströmungsentstehung im Laufrad geht hervor, dass der saugseitige Schaufeloberflächenwirbel beim optimierten Design durch die gewölbte Schaufel (sog. negative compound lean) signifikant abgeschwächt und damit der Transport niederenergetischen Fluides von Nabe zu Gehäuse reduziert wird. Der veränderte Raumwinkelverlauf führt zu einer Schaufelentlastung am Radaustritt, infolge derer wirkungsgradmindernde Rückströmungen bei der optimierten Schaufelgeometrie unterdrückt werden.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Die >>Moderne Turboaufladung<< beruht darauf, dass man bei neuen Entwicklungen zuerst alle wichtigen Parameter anhand von rechnerischen Simulationen studiert, um das Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine und Turbolader aus thermodynamischer Sicht zu optimieren. Dieses Buch zeigt daher vor dem allgemeinen Hintergrund der Turboaufladung auch das Handwerkszeug, mit dem man solche Simulationen durchführen kann, und fördert somit das Verständnis für das System als Ganzes. Zur Vertiefung können anhand eines Beispielprogramms auf CD die wichtigsten Zusammenhänge rechnerisch nachvollzogen werden. Inhalt: - Allgemeines zum Turbolader - Der Radialverdichter - Die Radialturbine (Axialturbine) - Wirkungsgrade und Verluste - Die Ladeluftkühlung - Regeleinrichtungen (Wastegate, Bypass, VTG) - Aufladesysteme - Numerische Darstellung von Turbolader-Kennfeldern - Die wichtigsten Kenngrößen und Formeln zur Motorsimulation - Berechnung von gasdynamischen Vorgängen bei Stoßaufladung - Dynamisches Verdichterverhalten und seine Einflussparameter - Simulation von Verdichterpumpen
Aktualisiert: 2023-03-04
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In Kaltluftanlagen werden bisher überwiegend Radialverdichter und -turbinen eingesetzt. Zur Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten von Druckwellenmaschinen wurden in dieser Arbeit grundsätzliche Überlegungen zu Kaltluftanlagen angestellt. Davon ausgehend wurde ein flexibles Simulationsprogramm für Kaltluftprozesse entwickelt, insbesondere wurden Module für die Berechnung von Radialverdichter und -turbinen eingearbeitet. Diese Maschinen repräsentieren den Stand der Technik und werden hier zu Vergleichszwecken herangezogen. Der Vergleich zwischen Berechnungs- und Meßergebnissen zeigt gute Übereinstimmung.
Für die Druckwellenmaschine wurde ein einfaches Verfahren zur Vorauslegung der Geometrie entwickelt. Das Verfahren basiert auf den strömungsmechanischen Zusammenhängen die dem Prozeß in der Druckwellenmaschine zugrunde liegen. Zur Weiterführung vorangegangener Arbeiten wurde darüber hinaus ein erweitertes Simulationsprogramm entwickelt, das neben den Strömungsvorgängen in den Rotorzellen auch die Strömung in den Ein- und Ausströmkanälen berücksichtigt. Eine Veriifikation der Berechnungsergebnisse wurde mit experimentellen Untersuchungen an einer zur Motoraufladung entwickelten Druckwellenmaschine durchgeführt. Der Vergleich der Ergebnisse zeigt gute Übereinstimmungen. Weiterhin wurde aus gemessenen und mit dem Programm berechneten Ergebnissen erreichbare Gütegrade ermittelt. Für die betrachtete Anwendung ergaben sich isentrope Gütegrade von 0,80 für die Verdichtung und 0,85 für die Expansion.
Die Ergebnisse aus den Berechnungen wurden mit dem Programm zur Prozeßsimulation am Beispiel einer simulierten Klimaanlage mit 5 kW Kälteleistung für einen Vergleich verschiedener Maschinenkonzepte verwertet. Als Maschinenkonzepte wurde die Druckwellenmaschine in Reihen- und Parallelschaltung mit einem Zusatzverdichter einem Konzept mit Strömungsmaschinen gegenübergestellt. Die Druckwellenmaschine mit parallelgeschaltetem Radialverdichter erreichte hierbei die besten Kälteleistungszahlen. Damit ergeben sich durch die Anwendung der Druckwellenmaschine, insbesondere bei geringen Kälteleistungen, Vorteile gegenüber der Strömungsmaschine. Bei größeren Leistungen ist der Einsatz von Strömungsmaschinen gleichwertig zu beurteilen.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Für ein optimales Zusammenspiel zwischen Abgasturbolader und Verbrennungsmotor ist die bestmögliche Ausnutzung des von der Turbine bereitgestellten Leistungsangebotes zum Aufbau von Ladedruck auf der Verdichterseite von wesentlicher Bedeutung. Damit der vom Motor geforderte Frischluftbedarf auch bei hohen Aufladegraden in allen Betriebsbereichen abgedeckt werden kann, muss der Verdichter einen ausreichend großen stabilen Arbeitsbereich aufweisen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Verbesserung der Auslegungsmethodik von Systemen zur Erweiterung des Kennfeldes eines Abgasturbolader-Radialverdichters und die Analyse der Rückwirkungen der Kennfelderweiterung auf die stationäre und transiente Betriebscharakteristik eines aufgeladenen PKW-Verbrennungsmotors. Durch die Implementierung und Kombination geeigneter Vorleit- und Nachleitmaßnahmen auf der Verdichterseite des Abgasturboladers wird diese Zielstellung erreicht, ohne dass Modifikationen am Design des Verdichterlaufrades, der Lagerung oder der Turbinenseite vorgenommen werden müssen.
Aktualisiert: 2022-12-21
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