Projekt DiagV

DiagV (Diagonalverdichter für geringzylindrige Verbrennungsmotoren)

BMBF FHProfUnt 13FH050PX4, 01.02.2015 – 31.07.2018

 

Das Forschungsprojekt untersucht die Möglichkeit zur Beeinflussung der Verdichterpumpgrenze durch eine veränderte Gestaltung der Verdichterradgeometrie. Die Verdichterpumpgrenze beeinträchtigt die Durchströmung des Verdichters bei niedrigem Durchsatz und hohem Druckverhältnis. Ziel ist die Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Volumenströmen bzw. größeren

Druckverhältnissen. Im Forschungsprojekt wurden verschiedene Verdichterradgeometrien ausgelegt und mit Hilfe von Strömungssimulationen (CFD) numerisch untersucht. Aus den Ergebnissen wurde eine Verdichterradgeometrie ausgewählt, als Prototyp hergestellt und am Verdichterprüfstand der TU Darmstadt experimentell vermessen. Die experimentellen Ergebnisse zeigten

das Potential des Diagonalverdichterrades gegenüber dem üblichen Radialverdichterrad, die Pumpgrenze in die gewünschte Richtung zu verändern. Die numerischen Simulationen zeigten Hinweise auf die Ursachen des Verdichterpumpens, die in einer Strömungsinstabilität in der Schaufelgrenzschicht liegen. Derzeit wird ein Motor so umgebaut, dass die experimentellen Untersuchungen dort fortgeführt werden können. In einem Forschungsvorhaben, das in Vorbereitung ist, sollen die numerischen Simulationen zur Untersuchung der Verdichterpumpgrenze fortgeführt werden.

Projekt KomRadV

Das Forschungsprojekt „Kompetenzausbau der ingenieurwissenschaftlichen Methodik zur Auslegung von Radialverdichtern“ (KomRadV) beschäftigt sich mit dem Kompetenzausbau hinsichtlich des instabilen Betriebsbereich von Radialverdichtern mittels numerischer Strömungssimulationen (CFD) unter Zuhilfenahme experimenteller Untersuchungen. Dieser Betriebsbereich wird gekennzeichnet durch die Verdichterpumpgrenze, welche die Durchströmung des Verdichters bei niedrigem Volumenstrom und hohem Druckverhältnis beeinträchtigt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, im Bereich der Pumpgrenzbestimmung Kompetenzen zu schaffen und Aussagen über die Pumpneigung von Verdichterstufen zu treffen.

 

[…]

 

Mit Hilfe hochaufgelöster, transienter Simulationen wird schließlich versucht, strömungsmechanische Phänomene zu identifizieren, welche ein instabiles Strömungsverhalten hervorrufen und damit verantwortlich für das Verdichterpumpen sein können. Aktuell ist die numerische Untersuchung solcher Phänomene ausschließlich mit extrem aufwändigen, zeit – und kostspieligen Simulationen verbunden. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, eine geeignete Methodik zur Auslegung/Optimierung von Verdichterrädern mittels reduziertem Modell zu erforschen, da es den Rechenaufwand erheblich verringert. Im Zuge aller Untersuchungen, sei es auf experimenteller oder numerischer Ebene, wird nicht nur Wissen hinsichtlich der Pumpgrenzbestimmung gesammelt, sondern ebenso Sachkenntnisse in vielen Bereichen der Verdichterentwicklung gewonnen.