Technische Frage zur Strömungsberechnung

[TiCar]

Hi,

ich habe da mal eine Frage zur Strömungsberechnung.

Wie kann man erreichen, das Luft schneller strömt und damit mehr Luftmasse in den Motor kommt - um dieses Thema geht es mir. Klar viele machen die Verrohrung größer z.B.. Meine Idee/Frage geht aber in einer andere Richtung.

Jeder kennt es, wenn man eine Flasche ausleert und sie dabei überkopfhält, blubbert die Luft nach oben, dass unten mehr Wasser rauskommt. Wenn man das Wasser aber durch Kreisbewegung einen drall versetzt, erhält man einen Rüssel und das Wasser schießt förmlich aus der Flasche und es spritzt dazu auch noch deutlich weniger - ist stabiler. ein Ähnliches Prinzip kenne ich z.b. bei einem Gewehr- oder Pistolenlauf, wo die Kugel durch sprialförmige eigenswchafften im Lauf ebenfalls in eine rotierende Bewegung gebracht wird.

Ist sowas auch bei Luft denkbar. Die Natur macht es uns doch vor mit Tornados. Ist hier die Luftgeschwindigkeit und damit evtl. auch die Luftmasse nicht größer? Zu bedenken, wäre das Auge, was meistens ja tot ist, also keine Strömung besitzt.

Nur so ein Gedankenspiel was den Luftansaugweg bei einem Turbo angeht.

 

[Speed3]

Also bei der Kugel macht man das um die Flugbahn zu stabilisieren (soll ja gerade fliegen) - nen anderen Grund wär mir nicht bekannt.

Und bei der Flasche hast Du halt zwei Medien die sich gegenseitig behindern. Durch den Strudeleffekt fällt die Behinderung nur kleiner aus...

Ein Tornado entsteht so wie wenn das Wasser aus der vollen Badewanne abläuft - es bildet sich ein Strudel. Der Antrieb sind halt nur unterschiedlich warme / kalte Luftschichten statt Wasser (unten warm oben kalt).

Nur treffen meiner Meinung diese oben genannten "Gesetze" nicht auf unseren Ansaugweg zu...

 

[f_calibra]

Hi Lars.
Also das mit der Gewehrkugel ist leider ein nicht so ganz passendes Beispiel. Früher hatte man ja Kanonenkugeln, die im idealfall rund sind und sich der Schwerpunkt theoretisch exakt in der Mitte befindet. darüber hinaus ist eine alte Kanonenkugel in jeder Ebene absolut rotatinssysmmetrisch.
Bei heutigen Projektilen ist das (leider) nicht so, da sie eine längliche Form haben. (in zwei Ebenen nicht mehr rotationssysmmetrisch)
Aus diesem Grund haben heutige Feuerwaffen Felder und Züge um dem Projektil einen Drall zu geben (Flugbalisitk). Wären diese nicht vorhanden, würde sich das Geschoss "Überschlagen".
Kannst ja spaßeshalber mal einen Stift nehmen und von dir wegwerfen, du wirst merken, dass er sich um - der um 90° Versetzen - Achse drehen wird.

Das Beispiel mit der Wasserflasche ist auch nicht so wirklich passend, da hier zwei verschiedenen Druckniveaus herrschen.
Über die thermodynamische Grundgleichung p*V=R*T sieht man sofort was da passiert.
Wenn die Flasche nun umgedreht wird, hast du UNTEN Po, also atmosphärischen druck. Da aus dem eigentlich geschlossenen System (Flascheninhalt) die Masse sinkt, und sich somit das Luftvolumen (oben in der Flache) vergrößert, MUSS der Druck sinken.
Mit p=F/A entsteht also eine Gegenkraft, die Versucht das Wasser in der Flasche zu halten.
Kennst ja sicherlich das Expermient, mit dem umgedrehten Glas und dem Bierdeckel, der nicht runterfällt. Das beruht auf exakt dem gleichen Prinzip.
Mit dem Drall, dem du dem Fluid gibst, sorgst du lediglich für einen Druckausgleich, was ferner bedeutet, dass du die Gegenkraft eleminierst.
-->Konstanter Ausfluss

Viel interessanter ist da die Betreachtung des Strämungsprofils.
Die Stromungsgeschwindigkeit an der Rohrwand ist IMMER Null.
Ich denke dieses Bild verdeutlich das recht gut:

Je nach oberflächenbeschaffenheit entsteht dadurch eine mehr oder weniger große Querschnitssverengung. Das ist meiner Ansicht nach auf der einzige Grund, warum man Einlasskanäle, DK etc pp poliert bzw auf sehr glatte Oberflächen wert legt.

Weitere interessante Anhaltspunkt für die Strömung sind:

die Kontigleichung, die da besagt, dass das Produkt aus Fläche und Geschwindigkeit IMMER gleich ist.
Ferner: c(1)*A(1)=c(2)*A(2)

Massenerhaltung, der besagt, dass der Volumentstrom dV/dt immer konstant bleibt.

Weitere Anhaltspunkte:

Bei Turbofahrzeugen sollte die Zuströmung zum Lader möglichst drallfrei sein, also c=cm=max mit u=0.
(Hoff ich bekomm das etz richtig hin...)
Um eine maximale Enthalpiesteigerung zu erhalten, sollte auch die Ausströmung eine möglichst geringe Umfangskomponente enthalten, da Reaktionsgrade >0 eine Axialkraft Fax erzeugen.
Ein weiteres Bauteil zur Drallerzeugung würde meiner Ansicht nach nur zu einer unnötigen Druckerhöhung führen, was den Lader auf eine höhere Drosselkurve bringen würde.

So, ich hoff, dass ich das etz halbwegs verständlich rüber gebracht habe, auch wenn es nur eine indirekte Antwort auf deine Frage war.
Für Rechtschreib- sowie Grammatikfehler muss ich mich etz schon entschuldigen, da ich grad an meinem Laptop ( 8) ) sitz, das ist noch alles ein bisschen ungewohnt und klein

 

[Cali-Faucher]

Hi,
ja bei größerer Verrohrung /Ansaugstutzen hab ich noch keinen leistungssteigernden Effekt festgestellt.Was man zur Zeit eindeutig verfolgen kann ist Thema Saugrohr-kurzer Ansaugweg.Man erreicht dadurch das nach der Drosselklappe mehr Luft in die Zylinder kommt,nicht nur immer Ladedruck erhöhen und sich im Saugrohr die Luftmasse aufstauen.(Betrachtet jetzt in Hinsicht hohe Drehzahl-max.Leistung)
Es wird nach wie vor so sein das man mit Wahl des Turboladers,Nockenwellen,Saugrohr ect.klassisch seine Leistung erhöht. :wink:

 

[Peet]

Der gedanken an sich hatten schon viele die sich mit dem ansaugweg eines autos beschäftigten.
Zu beachten wäre, wenn man diesen "strudeleffect" unmittelbar vor dem einlassventil hätte, würde es nur nachteile geben! Da der zyl.kopf unserer XE/LET so gebaut ist das ein sogenannter "thumbleeffect" zustande kommt. die luftsäule macht nach dem einsaugen bis zum komprimiervorgang eine "rolle"-> Thumbleeffect.
Kommt die luftsäule nun als strudel in den brennraum kann der gewollte thumbleeffect nicht eintreten. ;-)
und durch die auf-zu bewegung der ventile würde der strudel abreißen.

beim ansaugweg des turbos sehe ich es ähnlich wie bei dem saugmotor. der turbo holt sich nur die luftmenge die er einsaugen kann, genauso wie der saugmotor. man kann ein besseres ansaugumfeld schaffen und das ansaugen erleichtern, aber durch strudeleffekte mehr luftdurchsatz zu erreichen wird nicht funktionieren denk ich!
Einen sogenannten "twister"-luftfilter gibt's ja schon zu kaufen, aber nachweislich hat der nichts gebracht!

 

[Schabuty]

Dazu gibt es Simulations Programme . bzw Flowbech um sehen oder Messen zu können wie Effektiv der Ansaugtrakt ist .

 

[snok]

@f-calibra:

die gleichung lautet nicht pV=RT sondern pV=mRT.

 

[f_calibra]

Der Ansatz aus thermodynamischer Sicht ist p*V/R=konst :wink:
Alle anderen größen sind feste Werte und somit nicht von bedeutung, wenn man ein Verhalten untersucht.

-->Intensive Betrachtung der Gasgleichung
(Größen, die sich bei Teilung des Systems nicht ändern)

EDIT:
Bei extensiver Betrachtung der Gasgleichung, so wie du sie angeführt hast, müsste aber glaub ich noch die Molmasse mit rein, müsste ich etz aber slebst nochmal nachschauen

 

[f_calibra]

Der gedanken an sich hatten schon viele die sich mit dem ansaugweg eines autos beschäftigten.
Zu beachten wäre, wenn man diesen "strudeleffect" unmittelbar vor dem einlassventil hätte, würde es nur nachteile geben! Da der zyl.kopf unserer XE/LET so gebaut ist das ein sogenannter "thumbleeffect" zustande kommt. die luftsäule macht nach dem einsaugen bis zum komprimiervorgang eine "rolle"-> Thumbleeffect.
Kommt die luftsäule nun als strudel in den brennraum kann der gewollte thumbleeffect nicht eintreten. ;-)
und durch die auf-zu bewegung der ventile würde der strudel abreißen.

beim ansaugweg des turbos sehe ich es ähnlich wie bei dem saugmotor. der turbo holt sich nur die luftmenge die er einsaugen kann, genauso wie der saugmotor. man kann ein besseres ansaugumfeld schaffen und das ansaugen erleichtern, aber durch strudeleffekte mehr luftdurchsatz zu erreichen wird nicht funktionieren denk ich!
Einen sogenannten "twister"-luftfilter gibt's ja schon zu kaufen, aber nachweislich hat der nichts gebracht!

Wobei hier auch zu berücksichtigen ist, dass Tumble, Drall, Squirl und wie sie nicht alle heißen zwar eine gute Füllung erreichen, aber nicht wirklich Leistungssteigernd sind.
Um den Wirkungsgrad zu optimieren, da Gemischverteilung (nicht Gemsichbildung) besser wird, eignen sich diese Verfahren auf jeden Fall, aber bei Pmax zählt halt nunmal lediglich der Massendruchsatz, der auf kosten der Füllung geht

Desswegen wird ja auch bei den VW/Audi Motoren die Tumbleklappe bei Vollgas deaktiviert :wink:
Ihr kennt doch alle diesen Bildschirmschoner von dem Motor, der sich zusammenbaut, da sieht man das recht gut

 

[Grimmjar]

beim Turbo kannst nicht kleiner gehen am Einlass. wenn die Luft Schallgeschwindigkeit erreicht ist ende. mehr geht nicht!
also immer großer bauen und wenn möglich nen Einlasstrichter unterbringen. das bietet sich dann eh an.
so kann mehr luft nachströmen und du hast auch weniger Unterdruck vorm Verdichter.

eine strömungsgünstige Luftführung in der Mitte vom Einlass/Verdichterrad wäre auch angebracht.

 

[Arno20]

für den Calibra C20LET gab es von Irmscher mal n Saugrohr mit "Drall" das soll 10 % mehr Leistung erbracht haben, hat 80 Euro gekostet, gibt es leider nicht mehr, habe dort (vor monaten) angerufen, seit Monaten nicht mehr zu haben, wird auch nicht mehr neu aufgelegt, aber die haben, hab ich heute gesehen bei Irmscher irgend n Ding für 130 euro (schau mal nach) - was das aber bringt weiß ich nicht frag halt mal nach die haben ne tele-nr auf der seite

Gruß

Peter

 

[Acki]

@Frank: Beim Drall am Ladereingang muss ich dir leider widersprechen
Da kann man was machen. Auch kann man an der Zuführung was optimieren um eine gleichmäßige Geschwindigkeitsbeaufschlagung des Verdichterrades zu kriegen.