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Modellierung von Abgasturboladern zur Berechnung des dynamischen Verhaltens von Schiffsmotoren von Panten,  Thilo

Modellierung von Abgasturboladern zur Berechnung des dynamischen Verhaltens von Schiffsmotoren

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell für die stationäre und dynamische
Simulation von Abgasturboladern für Großmotoren entwickelt. Hierbei
wird ein physikalischer Ansatz auf Basis der Stromfadentheorie verfolgt und
durch die Entwicklung und Implementierung verschiedener Verlustmodelle erweitert.
Durch das Modell kann das Betriebsverhalten von Radialverdichtern
und Radial- sowie Axialturbinen prognostiziert werden.
Weiterhin kann das entwickelte Modell dazu genutzt werden, Verdichter- und
Turbinenkennfelder auf Basis einfacher Geometrieparameter zu erzeugen. Hierbei
werden die Pump- und die Stopfgrenze in guter Näherung rechnerisch ermittelt.
Im Rahmen einer ausführlichen Validierung wird die Qualität der Simulationsergebnisse
dargestellt und diskutiert. Für die Validierung stehen sowohl die benötigten
Geometrieparameter als auch die Verdichter- und Turbinenkennfelder
für insgesamt drei verschiedene Abgasturbolader von zwei unterschiedlichen
Herstellern zur Verfügung. Weiterhin konnten die Qualität und Quantität der
Berechnung des dynamischen Verhaltens aufgezeigt werden. Hierzu wird auf
gemessene bzw. mit Hilfe eines kalibrierten Modells erzeugte Datensätze von
zwei unterschiedlichen Turboladerherstellern zurückgegriffen.
Mit Hilfe des Simulationsmodells können in kurzer Zeit Verdichter- und Turbinenkennfelder
mit einer für die Vorauslegung ausreichenden Genauigkeit abgebildet
werden. Die Abweichungen von den zur Validierung herangezogenen
Vergleichswerten liegt in weiten Teilen im einstelligen Prozentbereich. Hierbei
treten die größten Unsicherheiten bei der exakten Bestimmung der Pumpgrenze
auf.
Die Validierung des Simulationsmodells für die dynamische Simulation zeigt,
dass das Modell geeignet ist, um die Maschinendynamik im Rahmen einer Gesamtsystemsimulation
abzubilden. Die größten Abweichungen zu den Validierungsdaten
betragen selten mehr als 10 %. Diese treten insbesondere bei der Berechnung
der Drehzahl und des Verdichtermassenstroms im Schwachlastbereich
auf.
Für die Weiterentwicklung des Modells wird empfohlen, den Ansatz zur Erfassung
der Pumpgrenze weiterzuentwickeln, um die Genauigkeit der Berechnungen
weiter zu erhöhen. Weiterhin wäre es wünschenswert, die aerodynamische
Verblockung durch die Strömung und die Mischungsverluste betriebspunktabhängig
zu erfassen. Hierzu müsste ein Zwei-Zonen-Modell auf Basis der Grenzschichttheorie
erstellt werden, welches die Strömung innerhalb des Laufrades in
eine Haupt- und eine Nebenströmung unterteilt und die Teilströmungen nach
Verlassen des Laufrades wieder vereinigt.

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Die Publikation Modellierung von Abgasturboladern zur Berechnung des dynamischen Verhaltens von Schiffsmotoren von ist bei Technische Uni Hamburg Arbeitsber. Schiffbau erschienen. Die Publikation ist mit folgenden Schlagwörtern verschlagwortet: Abgasturbolader, Modellierung, Schiffmotoren. Weitere Bücher, Themenseiten, Autoren und Verlage finden Sie hier: https://buchfindr.de/sitemap_index.xml . Auf Buch FindR finden Sie eine umfassendsten Bücher und Publikationlisten im Internet. Sie können die Bücher und Publikationen direkt bestellen. Ferner bieten wir ein umfassendes Verzeichnis aller Verlagsanschriften inkl. Email und Telefonnummer und Adressen. Die Publikation kostet in Deutschland 30 EUR und in Österreich 30.9 EUR Für Informationen zum Angebot von Buch FindR nehmen Sie gerne mit uns Kontakt auf!