Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik
Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik
  • Zielgruppen
  • Suche
 

Arbeitsgruppe Turbolader und Radialverdichter

Beschreibung

Radialmaschinen sind eine Schlüsselkomponente um sowohl Fahrzeuge der nächsten Generation sparsamer zu machen als auch die Energieversorgung von morgen sicher zu stellen. Im aktuellen Trend des Downsizings werden Fahrzeugmotoren bei gleicher Leistung kleiner ausgeführt und höher aufgeladen um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die Anforderungen an den Turbolader steigen im Zuge des Downsizing aufgrund von höheren Ladedrücken und Abgastemperaturen sowie der Forderung nach einem breiteren Betriebsbereich. Zudem werden Radialverdichter zur Erdgasförderung in Pipelines oder als Luftversorgungssystem für Brennstoffzellen eingesetzt. Aufgrund von Schwankungen im Pipelinenetz und der Herstellung eines konstanten Pipelinedrucks werden diese Radialverdichter in Zukunft dauerhaft im Teillastbereich betrieben. Zudem müssen Brennstoffzellensysteme zur Energieversorgung von Haushalten und Fahrzeugen entsprechend der schwankenden Nachfrage dynamisch regelbar sein.

In der Arbeitsgruppe Turbolader und Radialverdichter liegt ein Schwerpunkt auf der 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 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.

Im Bereich der Auslegung von kompakten Turbomaschinen liegt der Fokus auf der Weiterentwicklung bisheriger Auslegungswerkzeuge. Die Auslegung von kompakten Turbomaschinen beinhaltet dabei die Erarbeitung von Prozessketten zur 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.

 

Abgeschlossene Projekte

  • Abgasturbolader mit Deckband zur Verringerung der turbinenseitigen Spaltverluste
  • Anwendung der Infinite-Tube-Technique zur instationären Druckmessung in der Radialturbine eines Abgasturboladers
  • Blow-By in Abgasturboladern
  • Einfluss der Anordnung und des Betriebs auf die Pumpgrenze von Abgasturboladern
  • Experimentelle Untersuchung und erweiterte Simulation der nicht-adiabatische Leistung eines Turboladers
  • Sekundärströmungen in Turboladerturbinen mit variabler Turbinengeometrie

Abgeschlossene Projekte im Radialverdichterbereich

  • Development of Endoscopic Stereoscopic PIV for Investigating the IGV-Impeller Interaction in a Centrifugal Compressor
  • Experimentelle Untersuchungen zum Verbesserungspotential einer Radialverdichterstufe mit interner Spirale

Laufende Projekte

  • Auslegung einer Impulsturbine für einen ORC-Prozess zur Abwärmenutzung von NFZ-Motoren
  • Auslegung und Optimierung von kompakten dynamischen Kompressoren
  • Auslegung von Turboladerturbinen unter Berücksichtigung pulsierender Abgasmassenströme
  • Einflussanalyse der Schmierfilmdissipation in Turboladern
  • Untersuchung der Pumpgrenze von Turboladerverdichtern und Auslegung kennfeld-erweiternder Maßnahmen 
  • Variable Diffusor- und Spiralgeometrien für die Kathodenluftversorgung von Brennstoffzellensystemen

Gruppenleitung

Gruppenleiter

Dipl.-Ing. Tore Fischer

Stellv. Gruppenleiter

Dipl.-Ing. Henning Rätz (Standort Goslar)
Dipl.-Ing. Ole W. Willers (Standort Hannover)