Einflüsse der Skelettlinienform des Stators auf den Wirkungsgrad und das Regelungsverhalten einer variablen Düsengeometrie

Das Ziel dieser Arbeit ist es eine Methode vorzustellen, welche eine initiale Auswahl der Skelettlinienform während der Auslegungsphase ermöglicht. Die dazu vorgestellte Methode orientiert sich am Verhalten der Strömung in unbeschaufelten Diffusoren. Unter der Voraussetzung diverser Annahmen, welche in Radialturbinenstufen mit VNT überwiegend eingehalten werden, beschreibt der Strömungsverlauf in unbeschaufelten Diffusoren eine logarithmische Spirale. Bei Verwendung dieser Form als initiale Skelettlinienform kann davon ausgegangen werden, dass nahezu keine Umlenkung der Strömung im Stator erfolgt und daher ein Momentengleichgewicht an den Leitschaufeln auftritt.
Darüber hinaus wird mit experimentellen Daten am ITSM-Turboladerprüfstand der Einfluss der konstruktiv bedingten Geometrien in Abgasturboladern bei geringeren Reaktionsgraden als im Nennbetriebspunkt aufgezeigt. Es soll anhand der Messungen die These bestätigt werden, dass bei diesen Reaktionsgraden der Einfluss der konstruktiv bedingten Geometrien zunimmt. Konstruktiv bedingte Geometrien in VNT sind die Statorspalte, die Wellenabsätze, die Distanzhülsen sowie die aperiodische Anordnung der Leitschaufeln über den Umfang des Rotoreintritts.
Um eine Vergleichsbasis für den Einfluss der Skelettlinienform aufzubauen, wird zudem der Einfluss der Statorspalte untersucht. Hierbei werden fünf Konfigurationen für den Statorspalt untersucht: ohne Statorspalt, mit Nabenspalt, mit Gehäusespalt, mit symmetrischem Gehäuse- und Nabenspalt sowie eine Konfiguration mit unsymmetrischem Gehäuse- und Nabenspalt. Dabei beträgt die Gehäusespalthöhe ein Viertel und die Nabenspalthöhe dreiviertel der gesamten Spalthöhe.