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Strömungsanalyse

Zielsetzung:

Aktuelle Ottomotorkonzepte nutzen vermehrt die Direktein-spritzung, um die steigenden Anforderungen hinsichtlich Ver-brauch, Emission und Leistung zu erfüllen. Bei der Brenn-verfahrensentwicklung kommt der Ladungsbewegung eine bedeutende Rolle zu, da die Gemischbildung erst innerhalb des Zylinders stattfinden kann. In diesem Zusammenhang müssen die Tumble-, sowie Drallzahlen und die Strömungs-bewegungen für verschiedene Ventilhubeinstellungen bekannt sein, die Rückschlüsse auf die Gemischbildungsprozesse und deren Qualitäten zulassen. Für eine 1-D Simulation des Motors und des Ladungswechsels werden die Durchflusszahlen im Zylinderkopf benötigt

Strömungsprüfstand Jaroš:

Am Lehrstuhl Energiewandlungssysteme für mobile Anwendungen wird der von Dr.-Ing. Karel Jaroš entwickelte „Anemometric Tester 24 TV“ verwendet. Der Prüfstand ermöglicht die Erfassung eines räumlich aufgelösten Strömungsfeldes im Zylinder und liefert Aussagen über Zylinderinnenströmungen, sowie die Durchflusskoeffizienten für Ein- und Auslasskanäle.

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Messprizip:
Für die Veranschaulichung des Messprizips wird ein Quader definiert. Im Schnittpunkt der Raumdiagunalen des Quaders befindet sich die Druckmesssonde. Die Sonde besitzt zwei getrennte Öffnungen, die im Winkel von 70,5 Grad (entspricht dem Winkel der Raumdiagonalen) zueinander angeordnet sind. Die Sonde bestimmt den in den Richtungen der vier Raumdiagonalen herrschenden Gesamtdruck innerhalb der Strömung. Für jeden Messpunkt sind acht Einzelmessungen erforderlich.

Ergebnis:
• Durchflussmenge
• Durchflussbeiwert
• Messprotokoll Strömungsgeschwindigkeiten in x-,y-,z-Richtung pro Messpunkt
• Drallzahl und kinetische Drallenergie
• Tumblezahl und kinetische Tumbleenergie
• Momentenansatz um x-,y-,z-Achse (vergleichbar zum Tipplemann-Prüfstand)
• graphische Darstellung: Konturplot, Surfaceplot, Differenzkennfelder der
Strömungsgeschwindigkeiten, beliebiger Axialschnitt (Winkel)

Messsonde:
• maximaler axialer Weg: 82 mm über Zylinderkopf
• untere Begrenzung: maximaler Ventilhub + 5 mm
• Schrittweite radial: 0,25 mm
• Schrittweite axial (Abstand Messebenen): 0,25 mm
• minimaler Abstand Sonde zu Zylinderwandung: 3,5 mm

Jarosskizze

Beschreibung des Strömungsprüfstandes als pdf-Datei