Arbeitsgruppe - Turbolader und Radialverdichter

In der Arbeitsgruppe Turbolader und Radialverdichter liegt ein Schwerpunkt auf der Verbesserung des Teillastverhaltens von Radialverdichtern.

In der Arbeitsgruppe Turbolader und Radialverdichter liegt ein Schwerpunkt auf der Verbesserung des Teillastverhaltens von Radialverdichtern.

Was wir machen

Die Arbeitsgruppe Turbolader und Radialmaschinen untersucht Möglichkeiten, um z.B. Fahrzeuge der nächsten Generation sparsamer zu machen oder die Energieversorgung von morgen sicher zu stellen.

Im aktuellen Trend des Downsizings werden Fahrzeugmotoren bei gleicher Leistung mit weniger Hubraum ausgeführt und höher aufgeladen, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu senken. Die Anforderungen an den Turbolader steigen im Zuge des Downsizings aufgrund von höheren Ladedrücken und Abgastemperaturen sowie der Forderung nach einem breiteren Betriebsbereich. Insbesondere das transiente Betriebsverhalten muss zur Verbesserung der Fahrdynamik (Vermeidung „Turboloch“) stetig verbessert werden. Zudem werden Radialverdichter größerer Bauart in Kraftwerksanlagen und zur Erdgasförderung in Pipelines eingesetzt. Dabei wird neben der Erzielung hoher Wirkungsgrade hauptsächlich Flexibilität für rasche Laständerungen gefordert. Dies ist erforderlich um den schnell ändernden Lastzyklen von Windkraft- und Photovoltaikanlagen zu folgen und damit die Stabilität des Stromnetzes zu sichern bzw. die Schwankungen im Pipelinenetz zur Herstellung eines konstanten Pipelinedrucks auszugleichen. In beiden Anwendungsfällen ist zukünftig vermehrt der Betrieb von Radialverdichtern im Teillastbereich erforderlich. Und auch als Luftversorgungssystem für Brennstoffzellen werden Radialverdichter eingesetzt, um die Systeme zur Energieversorgung von Haushalten, Fahrzeugen und Flugzeugen entsprechend der schwankenden Last dynamisch einsetzen zu können.

VERBESSERUNG DES TEILLASTVERHALTENS VON RADIALVERDICHTERN

Hierzu werden die physikalischen Strömungsphänomene an den Betriebsgrenzen numerisch und experimentell untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Weiterentwicklung statischer Komponenten, wie Vorleitgitter, beschaufelter Diffusor oder asymmetrischer Spirale genutzt, um den Betriebsbereich des Verdichters zu erweitern und diesen effizienter zu nutzen. Auf der Turbinenseite liegt der Fokus auf der Verbesserung des Teillastverhaltens von kleinen Turbolader-Turbinen. Neben der Weiterentwicklung klassischer Regelungsmechanismen der Turbine ist vor allem das Laufradkonzept Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten. Zudem spielt speziell im Turbolader das diabate Verhalten eine wichtige Rolle in den Untersuchungen, da Wärmeströme im Turbolader einen sehr starken Einfluss auf das Betriebsverhalten haben.

AUSLEGUNG VON KOMPAKTEN TURBOMASCHINEN

Im Bereich der Auslegung von kompakten Turbomaschinen liegt der Fokus auf der Weiterentwicklung bisheriger Auslegungswerkzeuge. Die Auslegung beinhaltet dabei die Erarbeitung von Prozessketten zur aerodynamischen und strukturmechanischen Auslegung sowie dem Ableiten entsprechender Auslegungskriterien. Dabei werden Simulation- und Optimierungsstrategien entwickelt, um Entwicklungszeiten zu reduzieren und Ressourcen zu sparen. Die Turbomaschinen werden abschließend als Prototypen gefertigt und experimentell untersucht.

Gruppenleitung

Dipl.-Ing. Philipp Nachtigal
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
310
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30823 Garbsen
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