Der Einfluss saugseitiger Resonanzschalldämpfer auf die Strömungsmechanik und Akustik von Turboverdichtern
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Abstract:
Resonanzschalldämpfer werden sowohl saug- als auch druckseitig an Verdichtern von PKW-Turboladern eingesetzt, um deren Schallabstrahlung zu minimieren. Sie können gezielt auf einen Frequenzbereich ausgelegt werden und sind auf Grund ihres kompakten und robusten Aufbaus ideal für diese Anwendung geeignet. Saugseitige Resonanzschalldämpfer sind in der Regel direkt vor dem Verdichtereinlass platziert. Diese Positionierung bringt es mit sich, dass sie zum Teil stark mit der Strömung am Verdichtereinlass interagieren. Im realen Einsatz wurde herausgefunden, dass sich diese Interaktion positiv auf das Betriebsverhalten auswirken kann, speziell im Pumpbereich. Um diese Phänomen besser zu verstehen, wurden an einem kaltgeblasenen Turboladerprüfstand umfangreiche Untersuchungen an verschiedene Resonatorgeometrien durchgeführt. So konnte die akustische Wirkung der Resonanzschalldämpfer als auch deren Einfluss auf das Betriebsverhalten eingehend untersucht werden. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, mit Resonanzschalldämpfer das Betriebsverhalten in stark gedrosselten Betriebszuständen zu verbessern und die Pumpgrenze zu niedrigeren Massenströmen hin zu verschieben. Zusätzlich wurden instationäre Strömungssimulationen dieser Betriebszustände durchgeführt. Dabei wurde ersichtlich, dass bestimmte Resonanzschalldämpfervarianten einen großen Teil des rückströmenden, energiereichen und stark rotierenden Fluids direkt am Verdichtereinlass aufnehmen und ein Teil dessen kinetischer Energie im Schalldämpfervolumen dissipiert wird. Dies hat zur Folge, dass die einströmende Frischluft nicht eingeschnürt und der Verdichter insgesamt besser angeströmt wird.