Praktikumsbericht: Entwicklung eines Entscheidungsprozesses zur Auswahl einer geeigneten Turbinenbauart

Kurzfassung

Die Verwendung von Radialturbinen hat sich in der Vergangenheit hauptsächlich auf die Anwendung zur Turboaufladung in Kraftfahrzeugen beschränkt. Dabei wird durch eine Radialturbine dem Abgasstrom Energie entzogen, die es ermöglicht, den Luftstrom vor dem Motor mit einem Radialverdichter zu verdichten. Durch den erhöhten Eintrittsdruck gelangt mehr Sauerstoff in die Brennkammer, wodurch mehr Treibstoff verbrannt werden kann und der Kolben muss eine geringere Ansaugarbeit leisten, was die Effizienz steigert. In der Zukunft sollen Radialturbinen auch zur Turboaufladung von Brennstoffzellen in der Luftfahrt oder für Hochtemperaturwärmepumpen eingesetzt werden. Hierfür benötigt es weitere Forschung und vor allem Möglichkeiten am DLR-AT, Radialturbinen auszulegen. Einen Prozess zur Auslegung von Axialturbinen gibt es bereits. Dieser ist in der In-House-Software GTLab implementiert und bietet die Möglichkeit, aus thermodynamischen Randbedingungen eine optimierte Turbine zu entwickeln. Analog dazu soll GTLab um eine Möglichkeit zur Radialturbinenauslegung erweitert werden. Bevor es zur Entwicklung einer Turbine kommt, muss zukünftig entschieden werden, ob es sich dabei um eine Axial- oder Radialturbine handeln soll. Für diesen Entscheidungsprozess gibt es verschiedene wissenschaftliche Ansätze. Diese Ansätze sollen im Rahmen des Praktikums recherchiert werden. Anschließend soll eine Software entwickelt werden, welche den Entscheidungsprozess basierend auf gegebenen Randbedingungen erleichtert. Die Aufgabenstellung kann in die folgenden Unterpunkte unterteilt werden: - Literaturrecherche zum Entscheidungsprozess über die Art der Turbine - Evaluation der verschiedenen Entscheidungsmethoden - Programmentwicklung in Python - Validierung durch bestehende Turbinendesigns