Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Effizienz von Dieselmotoren sind Turbolader höhere Temperaturen ausgesetzt. Infolgedessen sind die Rotorgeschwindigkeits- und Temperaturgradienten bei transienten Operationen schwerwiegender und daher nehmen die thermischen und zentrifugalen Spannungen zu.
Um den Lebenszyklus von Turboladern genauer zu bestimmen, ist die genaue Kenntnis der vorübergehenden Temperaturverteilung im Turbinenrad unerlässlich.
Die hohen Temperaturunterschiede in Turboladern zwischen Turbine und Kompressor führen zu Wärmeübertragung von der Turbine in Richtung des Lagergehäuses. Eine genauere Lösung wurde erreicht, indem die Flüssigkeit zu Beginn des untersuchten Abkühlungsprozesses durch vorübergehendes Lösen aller Gleichungen berechnet wurde. Die Ergebnisse dieses Ansatzes erfüllten die vorübergehenden und stationären Messungen sehr gut, und das transiente thermische Verhalten des festen Körpers konnte genau reproduziert werden.
Andererseits wurden bereits 2006 Gastemperaturen bis zu 1050 ° C in Benzinmotoren erreicht. Aufgrund der höheren Turbineneinlasstemperaturen wurde die thermomechanische Müdigkeit stärker in den Fokus geraten. In den letzten Jahren wurden mehrere Studien im Zusammenhang mit thermomechanischen Müdigkeit bei Turboladern veröffentlicht. Basierend auf dem numerisch vorhergesagten und validierten Temperaturfeld im Turbinenrad wurden Spannungsberechnungen durchgeführt und im Turbinenrad Zonen mit hohem Wärmespannung identifiziert. Es wird gezeigt, dass die Größe der thermischen Spannung in diesen Zonen im gleichen Bereich wie die Größe der Zentrifugalspannung allein liegen kann, was bedeutet, dass die thermisch induzierte Spannung im Entwurfsprozess eines radialen Turbinenrads nicht vernachlässigt werden kann.
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Referenz
Ayed, AH, Kemper, M., Kusterer, K., Tadesse, H., Wirsum, M., Tebbenhoff, O., 2013, „Numerical and experimental investigations of the transient thermal behaviour of a steam bypass valve at steam temperatures beyond 700 °C“, ASME Turbo Expo GT2013-95289, San Antonio, USA
R., Dornhöfer, W., Hatz, A., Eiser, J., Böhme, S., Adam, F., Unelt, S., Cerulla, M., Zimmer, K., Friedemann, W., Uhl, „Dere Neue R4 2,0l 4v tfsi-motor im Audi A3“, 11. Aufladetet, 11.
Postzeit: März-2022