Brune, Kai-Henning (2009)
Numerische und experimentelle Untersuchung des Betriebsverhaltens eines Abgasturboladerverdichters im Niederdruckabgasrückführbetrieb.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zur Einhaltung zukünftiger Emissionsgrenze bei PKW-Dieselmotoren ist die Niederdruckabgasrückführung ein geeignetes Mittel die Stickoxidemissionen zu reduzieren. Dafür wird ein Teil des Abgases hinter der Turbine des Abgasturboladers entnommen und stromauf des Verdichters mit der angesaugten Frischluft vermischt. Abhängig vom Massenstromverhältnis und der Einmischgeometrie hat diese Vermischung eine inhomogene Zuströmung des Verdichters bezüglich der Geschwindigkeits-, Totaldruck- und Temperaturverteilung zur Folge, die das aero- und thermodynamische Verhalten des Verdichters merklich beeinflusst. Die Entwicklung eines niederdruckabgasrückführtauglichen Turboladers muss daher mit einer eingehenden Analyse der Einmischgeometrie, der Zuströmbedingungen und deren Auswirkungen auf das thermo- und aerodynamische Verhalten des Turboladerverdichters einhergehen. Dazu wurden verschiedene Mischergeometrien entwickelt, die auf möglichst kurzer Strecke zu einer möglichst homogenen Vermischung der beiden Teilmassenströme bei kleinstmöglichen Totaldruckverlusten führen sollen. Drei dieser Mischergeometrien werden in dieser Arbeit numerisch wie auch experimentell untersucht. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, die physikalischen Zusammenhänge zwischen der inhomogenen Zuströmung und den damit einhergehenden Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des Abgasturboladerverdichters besser zu verstehen. Mithilfe dieser Ergebnisse wird erstmalig geklärt, welchen Einflüssen das Betriebsverhalten solcher Systeme unterliegt. Des Weiteren werden für zukünftige Anwendungen praxisorientierte Auslegungskriterien bereit gestellt.
| Typ des Eintrags: |
Dissertation
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| Erschienen: |
2009 |
| Autor(en): |
Brune, Kai-Henning |
| Art des Eintrags: |
Erstveröffentlichung |
| Titel: |
Numerische und experimentelle Untersuchung des Betriebsverhaltens eines Abgasturboladerverdichters im Niederdruckabgasrückführbetrieb |
| Sprache: |
Deutsch |
| Referenten: |
Schiffer, Prof. Dr.- Heinz-Peter ; Stoffel, Prof. Dr.- Bernd |
| Publikationsjahr: |
2009 |
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Datum der mündlichen Prüfung: |
8 Dezember 2009 |
| URL / URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-21568 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): |
Zur Einhaltung zukünftiger Emissionsgrenze bei PKW-Dieselmotoren ist die Niederdruckabgasrückführung ein geeignetes Mittel die Stickoxidemissionen zu reduzieren. Dafür wird ein Teil des Abgases hinter der Turbine des Abgasturboladers entnommen und stromauf des Verdichters mit der angesaugten Frischluft vermischt. Abhängig vom Massenstromverhältnis und der Einmischgeometrie hat diese Vermischung eine inhomogene Zuströmung des Verdichters bezüglich der Geschwindigkeits-, Totaldruck- und Temperaturverteilung zur Folge, die das aero- und thermodynamische Verhalten des Verdichters merklich beeinflusst. Die Entwicklung eines niederdruckabgasrückführtauglichen Turboladers muss daher mit einer eingehenden Analyse der Einmischgeometrie, der Zuströmbedingungen und deren Auswirkungen auf das thermo- und aerodynamische Verhalten des Turboladerverdichters einhergehen. Dazu wurden verschiedene Mischergeometrien entwickelt, die auf möglichst kurzer Strecke zu einer möglichst homogenen Vermischung der beiden Teilmassenströme bei kleinstmöglichen Totaldruckverlusten führen sollen. Drei dieser Mischergeometrien werden in dieser Arbeit numerisch wie auch experimentell untersucht. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, die physikalischen Zusammenhänge zwischen der inhomogenen Zuströmung und den damit einhergehenden Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des Abgasturboladerverdichters besser zu verstehen. Mithilfe dieser Ergebnisse wird erstmalig geklärt, welchen Einflüssen das Betriebsverhalten solcher Systeme unterliegt. Des Weiteren werden für zukünftige Anwendungen praxisorientierte Auslegungskriterien bereit gestellt. |
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Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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Alternatives Abstract | Sprache |
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In order to reduce the nitrogen oxide emissions of Diesel engines the Low-Pressure-Exhaust-Gas-Recirculation (LPEGR) is an appropriate solution. For this purpose, the exhaust gas is taken from behind the turbine of the turbocharger and is mixed upstream the turbocharger compressor with the aspirated fresh air. Depending on the mass flow ratio of these two mass flows and the mixing geometry this injection leads to an inhomogeneous inlet flow of the compressor concerning the distribution of the velocity, the total pressure and the total temperature. These conditions directly affect the aerodynamic und thermodynamic behavior of the compressor. To develop a turbocharger for such requirements it is necessary to investigate different mixing geometries, the resulting inhomogeneous inlet flow conditions and their effects on the performance behavior of the centrifugal compressor. Therefore different mixing geometries were developed for this application, which should mix both mass flows in a very short distance very homogeneously and with very low pressure losses. Three of these geometries were experimentally and numerically investigated. The aim is to better understand the physical correlations between the distorted inlet flow structure and the resulting performance behavior of the centrifugal compressor. With help of this knowledge it should be find out which of the impacts are the most important ones for the resulting performance behavior of such systems. Furthermore, design rules for future mixing geometries should be provided. | Englisch |
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| Freie Schlagworte: |
Abgasturbolader, Niederdruckabgasrückführung, Jet in Crossflow, Blütenmischer, Gestörte Zuströmung, Radialverdichter |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| Turbocharger, Low-Pressure-Exhaust-Gas-Recirculation, Jet in Crossflow, Lobed Mixer, Distorted Inlet Flow Structure, Centrifgual Compressor | Englisch |
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| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): |
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): |
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet für Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe (GLR)
16 Fachbereich Maschinenbau |
| Hinterlegungsdatum: |
14 Aug 2010 11:18 |
| Letzte Änderung: |
05 Apr 2018 12:09 |
| PPN: |
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| Referenten: |
Schiffer, Prof. Dr.- Heinz-Peter ; Stoffel, Prof. Dr.- Bernd |
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Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: |
8 Dezember 2009 |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| Turbocharger, Low-Pressure-Exhaust-Gas-Recirculation, Jet in Crossflow, Lobed Mixer, Distorted Inlet Flow Structure, Centrifgual Compressor | Englisch |
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