Šiuolaikinėje automobilių pramonėje, kur dominuoja variklių mažinimo (angl. downsizing) ir pripūtimo technologijos, turbokompresorius tapo esminiu komponentu išmetamųjų dujų energijai atgauti. Tradiciškai turbokompresoriai modeliuojami darant prielaidą, kad jie yra adiabatiniai įrenginiai, t. y. nevyksta šilumos mainai su aplinka. Tačiau realybėje, ypač benzininiuose varikliuose, kur išmetamųjų dujų temperatūra viršija 1000 K, turbokompresorius veikia kaip diabatinė mašina. Šilumos perdavimas tarp karštosios turbinos, guolių korpuso ir vėsiojo kompresoriaus iš esmės keičia termodinaminius parametrus.
Turbokompresoriaus viduje šiluma perduodama trimis būdais: konvekcija, kondukcija (laidumu) ir spinduliuote (radiacija). Pagrindiniai šilumos srautai apima:
Eksperimentiniai turbokompresorių našumo žemėlapiai (angl. performance maps) dažniausiai generuojami dujų stenduose esant aukštai temperatūrai. Jei šilumos mainai neįvertinami, matavimų rezultatai būna klaidingi. Pavyzdžiui, esant mažiems sūkiams, klaida prognozuojant kompresoriaus galią gali siekti net 48%. Inžinerijoje taikomi du pagrindiniai modeliavimo metodai:
Netikslūs turbinos ir kompresoriaus našumo duomenys lemia prastą „variklio ir turbinos suderinimą“ (angl. matching). Diabatinėmis sąlygomis turbinos efektyvumas gali atrodyti didesnis nei vienetas, o kompresoriaus – neproporcingai mažas. Tai ypač aktualu VGT (kintamos geometrijos) turbinoms ir sistemoms su tarpiniais aušintuvais (intercooleriais), kur oro tankio ir temperatūros prognozavimas yra kritinis valdymo blokui (ECU). Ateities tyrimai fokusuojasi į pulsacinio srauto įtaką ir elektrifikuotų turbokompresorių šiluminį valdymą.
Guolių korpuso mazgo šilumos valdymas, ypač didelio našumo aplikacijose, tokiose kaip „BorgWarner B03“ (naudojamas BMW N55 variklyje) arba „Garrett GT28“ serija, reikalauja tikslios vidinių alyvos plėvelės temperatūrų kontrolės, siekiant išvengti šiluminės degradacijos. Eksploatuojant didelės apkrovos režimu, po kurio seka momentinis variklio sustabdymas, reiškinys, vadinamas „šilumos atgaliniu srautu“ (heat soakback), sukelia guolių korpuso temperatūros šuolius, nes šiluminė energija migruoja iš turbinos stadijos – pasiekiančios daugiau nei 900 °C temperatūrą – į tepimo terpę. Ši lokalizuota ekstremali kaitra sukelia alyvos koksavimąsi radialinių guolių galerijose ir traukos žiede, formuojant anglies nuosėdas, kurios susiaurina alyvos srautą ir pažeidžia hidrodinaminės plėvelės stabilumą. Laikui bėgant, ši degradacija pasireiškia padidėjusiu ašiniu ir radialiniu sukimosi veleno mazgo laisvumu, kuris, nepašalinamas, sukelia menčių kontaktą su korpusu ir katastrofišką kompresoriaus rato suskilimą. Pažangūs technikai turi teikti pirmenybę alyvos padavimo ir grąžinimo linijų būklei, konkrečiai ieškodami M12 „banjo“ jungčių (suveriamųjų jungčių) užsikimšimų arba tiekimo linijų šiluminio sukietėjimo, kuris dažnai paūmina lokalizuotą sintetinio tepalo virimą.
Kintamos geometrijos turbinos (VGT) sistemų, tokių kaip „Honeywell/Garrett VNT“ serijoje, kontrolės tikslumas yra neatsiejamai susijęs su aktuatoriaus ir vidinio antgalio žiedo mazgo šilumine būkle. Turbinos korpuso iš nerūdijančio plieno šiluminė plėtimasis keičia tarpą tarp VGT menčių ir gaubto, tiesiogiai paveikdama menčių veikimo jėgos poreikius. Jei elektroninis aktuatorius (REA) nėra kalibruotas atsižvelgiant į šiuos specifinius diabatinius temperatūros gradientus, ECU gali klaidingai interpretuoti menčių padėtis, sukeldamas nestabilų slėgio padidėjimą ir galimą kompresoriaus staigų apsisukimą (surging) užvedimo metu (tip-in transients). Inžinieriai, naudojantys diagnostikos įrankius, tokius kaip VCDS ar OEM specifikacijos pardavėjo skenerius, turi patikrinti, ar aktuatoriaus „mokymosi“ (learn) procedūros atliekamos, kai mazgas yra darbinėje temperatūroje, siekiant užtikrinti, kad impulsų pločio moduliacijos (PWM) signalai teisingai atitiktų mechaninį menčių kampą, taip sumažinant perkrovos (over-boost) būklių riziką, kurią sukelia šiluminė histerezė.
Siekiant sušvelninti šias diabatines neefektyvias, moderniose aukščiausios klasės turbokompresorių sistemose dabar integruojami sudėtingi vandens aušinimo kontūrai, naudojantys pagalbinius elektrinius siurblius šilumos išsklaidymui po išjungimo valdyti. Šio aušinimo kontūro veikimo įvertinimas yra labai svarbus, nes bet koks oro įstrigimas ar aušinimo skysčio tiekimo į guolių korpuso centrinę dalį apribojimas žymiai sumažina šiluminio srauto pajėgumą, perkeldamas naštą ant alyvos tepimo sistemos. Kalbant apie našumo reguliavimą (tuning), neįvertinus turbinos korpuso medžiagos, dažnai SiMo (silicio-molibdeno) ketaus, šilumos perdavimo koeficiento (h), gali būti pervertintas galimas entalpijos ištraukimas. Keičiant ar aptarnaujant šiuos mazgus, yra būtina integruoti aukštos temperatūros šilumos tarpiklius (pvz., MLS tipo) tarp turbinos korpuso ir kolektoriaus, veikiančius kaip šiluminė varža, kad būtų sumažinta laidumo pagrindu perduodama šiluma ir apsaugoti jautrūs guolių komponentai nuo pagreitinto nuovargio. Nepavykus išlaikyti šių specifinių OEM šiluminių sąsajų, gali atsirasti „turbinos pusės šiluminio užrakinimo“ efektas, kai tarp centrinio korpuso ir besisukančio mazgo atsiradęs diferencinis išsiplėtimas sukelia priešlaikinį guolių užstrigimą.
Perėjimas nuo stacionariosios adiabatinės aproksimacijos prie tranzientinio diabatiniio modeliavimo reikalauja gilaus turbinos korpuso šiluminio ribinio sluoksnio dinamikos tyrimo, ypač atsižvelgiant į didelio nikelio kiekio medžiagas, tokias kaip Inconel 713C, dažnai naudojamas aukštos išmetamųjų dujų temperatūros srityse, pavyzdžiui, „BorgWarner EFR“ serijoje. Veikiant stoichiometriniuose ribiniuose taškuose, temperatūros gradientas tarp dujų pusėje esančio korpuso ir kompresoriaus gaubto sukuria parazitinį šilumos tiltą, kuris nepaklūsta tiesiniams šilumos laidumo modeliams; užuot tai darius, jis priklauso nuo guolio korpuso vidurinės dalies Biot skaičiaus (Bi). Jei Biot skaičius yra neįvertintas CAD/CAE projektavimo etape, kylanti šiluminė įtampa sukelia mikroįtrūkimus korpuso spirale, ypač turbinos korpuso liežuvio srityje. Lauko diagnostikoje tai pasireiškia kaip turbinos izentropinio naudingumo sumažėjimas dėl padidėjusio paviršiaus šiurkštumo ir turbulencijos, atsirandančios dėl šių įtampų sukeltų paviršiaus įtrūkimų, kuriuos galima nustatyti endoskopiškai apžiūrint įleidimo flanšą ir spiralės geometriją planinių agregatų, tokių kaip „Garrett G-Series G30-770“, kapitalinio remonto metu.