Variable Geometry and Waste-Gated Automotive Turbochargers: Measurements and Comparison of Turbine Performance

1992 ◽  
Vol 114 (3) ◽  
pp. 553-560 ◽  
Author(s):  
M. Capobianco ◽  
A. Gambarotta
Keyword(s):  
Experimental Investigation ◽  
Unsteady Flow ◽  
Transient Response ◽  
Test Facility ◽  
Variable Geometry ◽  
Flow Conditions ◽  
Turbine Performance ◽  
Variable Geometry Turbine ◽  
The University ◽  
And Control

In turbocharging automotive Diesel engines, an effective method to extend the turbine flow range and control the boost level is the use of a variable geometry turbine (VGT): This technique can be very helpful to improve the transient response of the engine and reduce exhaust emissions. In order to compare the performance of variable geometry and conventional waste-gated turbines, a thorough experimental investigation was developed on a test facility at the Department of Energetic Engineering of the University of Genoa (DINE). Two VG turbines were considered: a variable area turbine (VAT) and a variable nozzle turbine (VNT). The VG turbines were compared with a fixed geometry waste-gated turbine in both steady and unsteady flow conditions, referring to mass flow and efficiency characteristics.

Test Facility for Multiphase Pumps in Serial and Parallel Operation

2004 ◽  
Author(s):  
Thorsten Vauth ◽  
Tobias Rausch ◽  
Dieter Mewes ◽  
Mark Reichwage
Keyword(s):  
Unsteady Flow ◽  
Oil And Gas ◽  
Oil Fields ◽  
Test Facility ◽  
Parallel Operation ◽  
Flow Conditions ◽  
Gas Processing ◽  
Pipeline Networks ◽  
Twin Screw ◽  
Natural Oil

Multiphase twin screw pumps are investigated experimentally and theoretically. A test facility with two screw pumps that can be continuously operated with water, oil and air mixtures is used to measure the delivering characteristics and the influence of recirculation on pump performance. Unsteady flow regimes like slug flow often occur in natural oil and gas processing. Therefore the operational behavior of the multiphase pumps is investigated for this case. In the development of new oil fields multiphase pumps are installed not only individually but also in pipeline networks. Serial operation of two srew pumps is investigated for steady and unsteady flow conditions. In addition to experiments a model to calculate the volumetric efficiency of the pumps is presented. The calculated results are compared to measured ones.

scholarly journals Dynamic Response in Transient Operation of a Variable Geometry Turbine Stage: Influence of the Aerodynamic Performance

2013 ◽  
Vol 2013 ◽  
pp. 1-11 ◽  
Author(s):  
Nicolas Binder ◽  
Jaime Garcia Benitez ◽  
Xavier Carbonneau
Keyword(s):  
Response Time ◽  
Transient Response ◽  
Aerodynamic Performance ◽  
Variable Geometry ◽  
Transient Phase ◽  
Theoretical Expectation ◽  
Turbine Stage ◽  
Experimental Campaign ◽  
Variable Geometry Turbine ◽  
Operating Points

The transient response of a radial turbine stage with a variable geometry system is evaluated. Mainly, the consequences of the variations of the aerodynamic performance of the stage on the response time are checked. A simple quasi-steady model is derived in order to formalize the expected dependences. Then an experimental campaign is conducted: a brutal step in the feeding conditions of the stage is imposed, and the response time in terms of rotational speed is measured. This has been reproduced on different declinations of the same stage, through the variation of the stator geometry, and correlated to the steady-state performance of the initial and final operating points of the transient phase. The matching between theoretical expectation and results is surprisingly good for some configurations, less for others. The most important factor identified is the mass-flow level during the transient phase. It increases the reactivity, even far above the theoretical expectation for some configurations. For those cases, it is demonstrated that the quasi-steady approach may not be sufficient to explain how the transient response is set.

Development and Experimental Validation of a Compressor Dynamic Model

2004 ◽  
Author(s):  
M. Venturini
Keyword(s):  
Experimental Validation ◽  
Test Facility ◽  
Response Analysis ◽  
Model Parameters ◽  
Modular Model ◽  
Multi Stage ◽  
Model Response ◽  
Dynamic Analyses ◽  
The University ◽  
And Control

In recent years, transient response analysis of energy systems is becoming more and more important in optimizing plant operation and control. Furthermore, dynamic analyses are also used to integrate steady-state diagnostic analyses, since they allow the detection of malfunctions characterized by time-dependent effects. The paper deals with the development of a non-linear modular model for compressor dynamic simulation. After developing the compressor mathematical model through a physics-based approach (laws of conservation and thermal balances), the model is implemented through the Matlab® Simulink tool. Then, a sensitivity analysis is carried out to evaluate the influence of model parameters on the model response. Finally, the model is calibrated on a multi-stage axial-centrifugal small size compressor running in the test facility of the University of Ferrara (Italy) and validated through experimental data taken on the compressor under investigation.

scholarly journals Transient response of a large two-stroke marine diesel engine coupled to a selective catalytic reduction exhaust aftertreatment system

2019 ◽  
Author(s):  
Μιχαήλ Φωτεινός
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Transient Response ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Exhaust Aftertreatment ◽  
Marine Diesel Engine ◽  
Variable Geometry ◽  
Aftertreatment System ◽  
Marine Diesel ◽  
Variable Geometry Turbine

Οι μεγάλοι δίχρονοι ναυτικοί κινητήρες diesel χρησιμοποιούνται ως μέσο πρόωσης στην πλειονότητα των ποντοπόρων ναυτικών εφαρμογών. Με στόχο τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος του θαλάσσιου τομέα, ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός έχει θεσπίσει κανονισμούς που θέτουν αυστηρά όρια στις εκπεμπόμενες εκπομπές οξειδιών του αζώτου (ΝΟx) από ναυτικούς κινητήρες, γνωστούς και ως κανονισμούς ΙΜΟ Tier III. Η Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (Selective Catalytic Reduction, SCR) είναι μια τεχνολογία μετεπεξεργασίας καυσαερίων που επιτρέπει την συμμόρφωση με τα νέα πρότυπα εκπομπών NOx. Λόγω της απαίτησης υψηλών θερμοκρασιών για ομαλή λειτουργία του συστήματος SCR, σε ναυτικές εφαρμογές 2-Χ κινητήρων, το SCR τοποθετείται ανάντη του στροβίλου, δηλαδή μεταξύ του κινητήρα και του υπερπληρωτή (στην πλευρά υψηλής πίεσης του στροβίλου). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την διατάραξη της σύζευξης του κινητήρα και του υπερπληρωτή εισάγοντας προκλήσεις στην μεταβατική λειτουργία του κινητήρα. Λόγω της μεγάλης θερμικής αδράνειας του συστήματος SCR, ο υπερπληρωτής αποκρίνεται σε μία μεταβολή φορτίου του κινητήρα με μία σημαντική χρονική καθυστέρηση, η οποία σε χαμηλό φορτίο του κινητήρα μπορεί να οδηγήσει το σύστημα σε θερμική αστάθεια. Ερευνητές έχουν υπογραμμίσει την ευαισθησία του συστήματος και έχουν προτείνει περίπλοκες και κοστοβόρες λύσεις για να διασφαλίσουν την εύρωστη λειτουργία του, όπως το σύστημα στροβίλου μεταβλητής γεωμετρίας (Variable Geometry Turbine, VTG).Η διατριβή αυτή διερευνά τη μεταβατική απόκριση μεγάλου δίχρονου ναυτικού κινητήρα diesel, χωρίς μεταβλητότητα υπερπληρωτή, συνδεδεμένου με σύστημα απορρύπανσης καυσαερίων SCR. Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης του συστήματος SCR υψηλής πίεσης στην μεταβατική απόκριση του κινητήρα με έμφαση στη λειτουργία σε χαμηλό φορτίο κινητήρα. Λόγω του υψηλού κόστους που εμπεριέχεται στα πειράματα με μεγάλους δίχρονους κινητήρες, η έρευνα διεξήχθη μέσω μοντελοποίησης και προσομοίωσης. Αναπτύχθηκαν μοντέλα μηδενικής διάστασης (zero dimensional models) για την προσομοίωση του κινητήρα πρόωσης και του συστήματος SCR. Το μοντέλο του κινητήρα αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας τον κώδικα προσομοίωσης κινητήρων του Εργαστηρίου Ναυτικής Μηχανολογίας MOTHER και επιβεβαιώθηκε με χρήση διαθέσιμων μετρήσεων από τις δοκιμές αγοράς του κινητήρα (shop trials). Επιπλέον, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο για το σύστημα SCR ώστε να ληφθεί υπόψη η θερμοκρασιακή δυναμική του συστήματος. Το μοντέλο SCR επιβεβαιώθηκε μέσω σύγκρισης των αποτελεσμάτων του, με διαθέσιμες μετρήσεις από μία κλίνη δοκιμών ναυτικού κινητήρα με σύστημα SCR. Σε μεταβατικές καταστάσεις φόρτισης, το φορτίο που πρέπει να υπερνικήσει ο κινητήρας, δηλαδή η ροπή της έλικας, δεν είναι γνωστό εκ των προτέρων αλλά είναι προιόν περίπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του κινητήρα, της έλικας και της γάστρας του πλοίου. Προκειμένου να επιτευχθή ακριβής πρόβλεψη του φορτίου του κινητήρα κατά τη διάρκεια των μεταβατικών φαινομένων, μοντέλα για την έλικα και τη γάστρα του πλοίου αναπτύχθηκαν και ενσωματώθηκαν στα μοντέλα γάστρας και έλικας. Το συζευγμένο μοντέλο του συστήματος πρόωσης επικυρώθηκε υπό συνθήκες μεταβατικής φόρτισης χρησιμοποιώντας διαθέσιμα μετρημένα δεδομένα επί πλοίου.Το συνολικό σύστημα προσομοιώθηκε υπό μεταβατική φόρτιση υπό καλές και δυσμενείς καιρικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μεταβατική απόκριση του κινητήρα επηρεάζεται πράγματι από την παρουσία του συστήματος SCR και το αποτέλεσμα είναι πιο έντονο στην περιοχή χαμηλότερου φορτίου κινητήρα. Ωστόσο, η θερμική αστάθεια του συστήματος μπορεί να αποφευχθεί και το σύστημα είναι σε θέση να λειτουργεί ακόμη και κατά τη λειτουργία σε πολύ χαμηλό φορτίο.

Experimental Investigation of a Variable Geometry, Radial Ejector

1979 ◽  
Vol 101 (4) ◽  
pp. 491-494 ◽  
Author(s):  
T. T. Ng ◽  
D. R. Otis
Keyword(s):  
Experimental Investigation ◽  
Feedback Control ◽  
Control Systems ◽  
Geometric Control ◽  
Variable Geometry ◽  
Flow Conditions ◽  
Maximum Performance ◽  
Feedback Control Systems ◽  
And Performance

A radial ejector with two degrees of geometric control is constructed and tested at pressures ranging from 0.7 to 1.5 atmospheres and entrainment ratios ranging from 0 to 2. Maximum efficiencies of 16 percent were obtained, and performance could be maintained over a range of pressures by changing the position of the “spool,” an element defining the nozzle contours and flow areas. This design offers potential for applications with varying pressure and flow conditions where feedback control systems can continuously adjust the ejector geometry for maximum performance.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document