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Anwendung der Infinite-Tube-Technique zur instationaren Druckmessung in der Radialturbine eines Abgasturboladers

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Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Qualifikation instationarer Druckmesstechnik fur den Einsatz unter den extremen Bedingungen in einer Radialturbine mit variabler Turbinengeometrie (VTG) eines Abgasturboladers. Hierfur wurden Sonden nach dem Prinzip der Infinite- Tube-Messtechnik ausgelegt, kalibriert und erfolgreich appliziert. Die Kalibrierung erfolgte jeweils im Stoßrohr und am Turbolader im kalten Betriebszustand. Wahrend im Stoßrohr nur akustische Signale vorliegen, setzt sich im Turbolader das Signal aus hydrodynamischen und akustischen Anteilen zusammen. Es zeigte sich, dass die ITTMesstechnik reibungsbedingte, hydrodynamische Fluktuationen vollstandig dampft und akustische Effekte von diesen isoliert. Der Einsatz beider Kalibriermethoden ermoglichte es unter Ausnutzung dieser besonderen Eigenschaft der ITT-Sonde im ersten Schritt ein sog. „Indirektes Verfahren“ zu entwickeln. Dadurch gelang es erstmalig, allein aus den Signalen von zwei gegenuber bisher hierfur drei erforderlichen Sensoren (bekannt als 3-Mikrophon- Methode) den akustischen und den hydrodynamischen Signalanteil zu separieren. Im Hinblick auf den Einsatz der Messtechnik im heißen Betriebszustand und vor dem Hintergrund, dass die im kalten Betriebszustand des Turboladers ermittelte Charakteristik nur auf einen eingegrenzten Frequenzbereich und damit einen Teil des Kennfeldes beschrankt ist, wurde des Weiteren das „Direkte Verfahren“ entwickelt. Durch Einfuhrung der Reibungskraft und Verknupfung der experimentell ermittelten Charakteristika mit dem Geschwindigkeitsdreieck konnte durch diese Arbeit erstmals eine formelmaßige Beschreibung in Form einer Exponentialfunktion geliefert werden, die eine Extrapolation des Verhaltens in Abhangigkeit der Frequenz und somit die Beschreibung des gesamten Kennfeldbereichs ermoglicht. Anschließend wurde die Messtechnik erfolgreich am Turboladerprufstand unter heißen Versuchsbedingungen eingesetzt und mittels des im Stoßrohr ermittelten Ubertragungsverhaltens ausgewertet. Die Versuche umfassten stationare Betriebspunkte sowie transiente Betriebszustande, welche zum einen bei geoffneter VTG durch Drosselung, zum anderen durch die Drehzahlvariation uber die VTG-Verstellung eingestellt wurden. In den gemessenen Spektren konnten zwei subsynchrone Effekte – eine schwingungsinduzierte Rotorinstabilitat infolge Gleitlageranisotropie und eine infolge stromungsinduzierter Turbulenz stromab des Turbinenlaufrades aufgezeigt werden. Zusatzlich zu diesen Effekten konnte die Unwucht erfasst werden, welche sich wie eine Schwingung gegenuber der Sonde verhalt. Erzwungene Schaufelschwingungen, angeregt durch die Nachlaufdellen der VTG und der potentialtheoretischen Wechselwirkung, die sich in der Kalibrierung bereits andeuteten, konnten in den Heiß-Messungen tendenziell bestatigt werden. Die endgultige Bestatigung konnen jedoch nur Messungen bringen, die parallel zu Schaufelschwingungsmessungen mit konventionellen Verfahren wie z.B. der BSSM (beruhrungslose Schaufelschwingungsmessung) erfolgen.


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Product Details
  • ISBN-13: 9783869554587
  • Binding: Paperback
  • Language: German
  • Width: 204 mm
  • ISBN-10: 3869554584
  • Height: 210 mm
  • Weight: 8 gr

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