Der Hauptfokus im aerodynamischen Entwicklungsprozess der Kraftfahrzeugindustrie liegt in der Reduzierung des Widerstands- und des Auftriebsbeiwertes., Daneben besteht ein großes Interesse, dem Kunden hinsichtlich Komfort und Sicherheit ein Optimum zu bieten. Daher wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Fahrzeugeigenverschmutzung eines BMW X5 experimentell und numerisch untersucht, um diesen Komfort- und Sicherheitsfaktor zu erhöhen. Neben experimentellen Untersuchungen werden verstärkt numerische Tools bei der Fahrzeugentwicklung in der Aerodynamik verwendet. PowerFLOW, ein auf dem Gitter-Boltzmann Verfahren basierendes kommerzielles Softwarepaket, hat aufgrund eines automatischen Gittergenerators und den damit verknüpften zeitlichen Vorteilen Einzug in die BMW Group genommen. Diese beiden methodischen Ansätze wurden in dieser Arbeit entwickelt und angewendet. Die experimentelle Verschmutzungsermittlung konnte durch eine Verschmutzungsstrecke und eine optische Auswertemethode realisiert werden. Hierzu wird Kalkstaub mit definierter Körnung auf die Fahrbahn gestreut und die Strecke mit dem Versuchswagen durchfahren. Das Fahrzeug wird mit einer schwarzen Folie beklebt, um konstante Haftungseinflüsse und einen maximalen Kontrast mit dem weißen Kalk zu erreichen. Eine definierte Beleuchtung ermöglicht konstante und vor allem vergleichbare Lichtverhältnisse. Durch die feine Körnung des Staubes und das kurze Befahren der Versuchsstrecke entsteht eine messbare Graduierung der Staubverteilung. Das verwendete Softwarepaket PowerFLOW musste zunächst hinreichend verifiziert werden. Die Verifikationsfälle (Plattengrenzschicht, rückwärts geneigte Stufe und SAE- Grundkörper) wurden entsprechend der Fahrzeugumströmung gewählt und mit sehr guten Ergebnissen belegt. Die Genauigkeit von PowerFLOW bezüglich des zu untersuchenden Fahrzeuges. BMW X5, wurde durch Windkanalkräfte-, PIV- und HDA- Messungen an einem 40 % Prozent Modell und am Serienfahrzeug bestimmt. Die Verschmutzungssimulation basiert auf einem zusätzlichen Modul in dem Postprozessor PowerVIZ, der die Teilchenbahn der Staubpartikel im Strömungsdatensatz online berechnet und die Aufschlagdichte des Staubes auf die Fahrzeugkarosserie in Form von Verlaufsfarben darstellt. Die Simulationsergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Werten. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend konnte eine Umströmungsrechnung entsprechend den Randbedingungen der Verschmutzungsexperimente durchgeführt werden.
Experimentelle und numerische Untersuchungen der aerodynamischen Kraftfahrzeugeigenverschmutzung
2004
120 Seiten, 65 Bilder, 8 Tabellen, 49 Quellen
Theses
German
Bodenverdichtung - Experimentelle und numerische Untersuchungen
HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2018
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