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Die vorliegende Arbeit behandelt die Abbildung pulsierend beaufschlagter Abgasturbinen in der Motorprozesssimulation. Zunächst erfolgt eine stationäre Vermessung des Turboladers am Heißgas- und Motorprüfstand. Die im Experiment erhobenen Messdaten bilden thermodynamische Effekte und Reibeinflüsse unzureichend ab, was die Bewertung des aerodynamischen Verhaltens einschränkt. Zudem ist eine schnelle Messung des Massenstroms und der Temperatur in der erforderlichen Auflösung technisch nicht umsetzbar. Die Arbeit nutzt Prüfstandsdaten zur Validierung eines numerischen Modells und zur Bereitstellung von Randbedingungen. Das Turbinenverhalten wird durch eine 3D-CFD-Simulation untersucht, wobei instationäre Randbedingungen wie Pulsamplituden, mittlere Expansionsverhältnisse und Pulsfrequenzen variiert werden. Zusätzlich werden zwei Turbinen unterschiedlicher Baugröße simuliert, um den geometrischen Einfluss zu analysieren. Die vollständige Bewertung des aerodynamischen Betriebsverhaltens zeigt, dass Pulsamplitude und mittleres Expansionsverhältnis die Hauptfaktoren sind. Der pulsierende Einfluss auf den Zyklusmittelwert des Massenstroms ist vernachlässigbar. Es wird nachgewiesen, dass der isentrope Wirkungsgrad ab einer bestimmten Amplitudenhöhe instationäres Verhalten zeigt. Im zweiten Teil wird eine neue Methode zur Berücksichtigung instationärer Einflüsse auf den isentropen Turbinenwirkungsgrad vorgestellt, die den Berechnungsfehl
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Numerische Untersuchung des instationären Betriebsverhaltens von Abgasturbinen unter pulsierender Beaufschlagung, Valerius Boxberger
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- 2018
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