Untersuchung von Abgasturboladern

Turbolader müssen an ihre spezifische Anwendung angepasst und zur Aufladung auf den jeweiligen Motor abgestimmt werden. Heutzutage sind Entwicklungszyklen äußerst kurz und eine Anpassung muss sehr schnell erfolgen. Um dieser Herausforderung zu begegnen ist ein großer Erfahrungsschatz unabdingbar. Um konkurrenzfähig zu agieren müssen Datenbanken ständig um neue Technologien erweitert und der Erfahrungsschatz angepasst werden. Hierfür müssen derartige neue Technologien umgesetzt, getestet und vermessen werden. Wir unterstützen unseren Kunden BorgWarner Turbo Systems dabei gezielt in zwei Bereichen, der numerischen Simulation und der experimentellen Validierung neuer Komponenten.

Experiment

Am Abgasturboladerprüfstand der Technischen Universität Darmstadt besteht für uns die Möglichkeit Verdichterkennfelder zu vermessen, Einflussgrößen zu identifiziert und neuartige Technologien umzusetzen. Der verwendete Heißgasprüfstand des Instituts Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe wird derzeit genutzt um unterschiedliche Verdichtergeometrien zu untersuchen und erlaubt generell die unabhängige Vermessung von Verdichter- und Turbinenkennfeldern. Dabei werden ähnliche aerodynamische Verhältnisse wie im tatsächlichen Einsatzbereich realisiert, um optimale Vergleichbarkeit und Anwendbarkeit der Ergebnisse zu garantieren.

Strömungssimulation

Die numerische Simulation des Strömungsfeldes in einem Turbolader ist äußerst komplex und bringt moderne Berechnungsmethoden an den Rand des aktuell Möglichen. Die Wechselwirkung zwischen Spiralgehäuse und Laufrad sowie die transsonische Strömung im Rotor, verbunden mit starken Sekundärströmungseffekten führen oft zu ungenauen Vorhersagen. Dabei muss eine numerische Simulation eine verlässliche Aussage bei einem angemessenen Aufwand liefern.

Um dies zu gewährleisten führen wir Netz- und Parameterstudien durch, ermitteln optimale Setups und automatisieren den Simulationsprozess. Wir werten Ergebnisse aus und validieren diese anhand von experimentell ermittelten Daten, um ein möglichst ganzheitlich optimales Ergebnis für die industrielle Anwendung zu erzielen. Das Verhältnis von Kosten und Nutzten unter Berücksichtigung der äußerst kurzen Entwicklungszyklen für neue Turbolader spielt hierbei eine entscheidende Rolle.