Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Andrej Batos Düsseldorf, 28.10.2005 Kraftfahrzeugaerodynamik Fachliche Vertiefung.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Andrej Batos Düsseldorf, 28.10.2005 Kraftfahrzeugaerodynamik Fachliche Vertiefung."—  Präsentation transkript:

1 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Andrej Batos Düsseldorf, Kraftfahrzeugaerodynamik Fachliche Vertiefung Strömungstechnik Einteilung und Einfluss c W -Wert, Wirkung und Reduzierung Kräfte, Auf- und Abtrieb Schräganströmung/Seitenwind

2 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Strömung innerhalb der Aggregate Einteilung und Einfluss der Kraftfahrzeugaerodynamik Umströmung des Fahrzeugs Durchströmung der Karosserie Wechselwirkung Windgeräusche Wirtschaftlichkeit Geradeauslauf Kühlung Luftzufuhr Seitenwindstabilität Leistung Komfort Fahrverhalten Verschmutzung

3 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Automobil: stumpfer Körper (störende) Ablösungen c W -Wert = f(Größe, Form): Synonym für die gesamte Kfz-Aerodynamik Gesamtwiderstand = zu ca % Luftwiderstand (Mittelkl., v F = 100 km/h) Automobil, c w -Wert und Kräfte

4 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Serienfahrzeuge: c W = 0,32 (2003) ; c W = 0,37 (1994) Widerstand : Stirnfläche und/oder c W -Wert empirische Beziehung: b/b = 0,3 bis 0,4 W/W mit b = Kraftstoffverbrauch in Liter/100km vor der Widerstandsreduktion W = Minderung von Verbrauch + Widerstand Stand der Technik

5 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Sichtbarmachung der Strömung durch Fäden oder Rauch Strömungsablösung am Heck (Totwasser) Strömungsgeschwindigkeit: Verbunden mit statischem Druck (p statisch ) Auf- bzw. Abtrieb resultiert aus Druckdifferenz (p b – p statisch ) Strömungsvisualisierung im Windkanal

6 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Einfluss erst ab v F = 120 km/h, hebt das Fahrzeug, entlastet die Räder Auftriebsverringerung (Anpressdruck: ) durch Spoiler (Rennfahrzeuge): Kurvengrenzgeschwindigkeit c W -Wert (Bremswirkung) Auftriebsverringerung durch Niederdruckzone Motorhaubendeformation bei 250 km/h teilweise über 1mm (S-Klasse) Cabriodächer/LKW-Planen: Aufblasen bei hohen Geschwindigkeiten Auftrieb – Wirkung und Vermeidung (durch Abtrieb) Optimum für jede Rennstrecke

7 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Auftriebsverringerung – Spoiler

8 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Unterbodenströmung - Druckverteilung Staupunkt (Ablösungen) c W A = 0,3 m 2 c W = 0,2

9 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Eng gekoppelt mit Flugzeugbau Aerodynamiker hatten Flugzeuge, Schiffe, Züge, Gebäude als Vorbild 4 Entwicklungsphasen (strömungstechnische Aspekte) Entliehene Formen Stromlinienformen Detailoptimierung Formoptimierung Geschichtliche Entwicklung der Kfz-Aerodynamik

10 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik 1922: Widerstandsmessungen an Halbkörpern von Klemperer durch Jaray: Körper mit c W = 0,045 näher an Boden: c W (allmählich) übliche Bodenverhältnisse: c W, keine rotationssymmetrische Umströmung ausgeprägte Ablösung an Körperoberseite Bodenabstand = 0: rotationssymmetrischer Charakter, c W Bodenabstand : Strömungsablösung an scharfkantiger Unterseite c W Lösung: Abrunden c W = 0,15; 3x so hoch wie beim fliegenden Körper, deutlich niedriger als bei zu der Zeit üblichen PKW mit c W = 0,7 2. Entwicklungsphase – Stromlinienformen – Jaray

11 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Antenne: gerade Antenne Zylinderumströmung Kármánsche Wirbelstraße Lösung: Vermeidung der Wirbelbildung durch Wendel Außenspiegel: Vermeidung des Spiegelflatterns durch Überstand am Gehäuse 3. Entwicklungsphase – Detailoptimierung (kl. Schritte)

12 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Versuchsergebnis: Abdrehendes Giermoment liegt für strömungsgünstige Formen über demjenigen konventioneller Fahrzeuge Seitenkraft ist bei widerstandsarmen Formen klein Empfindlichkeit gegen Seitenwind: gesamte Fahrzeugaerodynamik entscheidend, nicht nur aerodynamischen Kennwerte (c W -Wert,…) Schräganströmung/Seitenwind

13 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Verbesserung vorhandener & Anwendung neuer Messverfahren tieferer Einblick in die Strömungsmechanismen am Kfz: Angestrebt: Anwendung der numerischen Strömungsmechanik; Bedingungen: 1. Präzise Abbildung der Physik 2. Rechnung muss schneller & billiger sein als Messung, Probleme: Ablösungen, zu ungenau und kompliziert Verarbeitung von Erfahrungen vorheriger Entwicklungen und Grundsatz- untersuchungen (große, schwer überschaubare Datenmengen) Entwicklungsaufwand – Minimierung

14 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Vorwurf an Aerodynamik: Flache Windschutzscheiben Eindringen von Sonnenstrahlung, Erwärmung des Innenraumes; Beseitigung durch Sonnenschutzgläser nicht vollständig möglich; Klimaanlage dafür zu unwirtschaftlich c W = 0,3: Steilere und kleinere Scheiben mögl. ist Stilmittel (Coupé-Look) Strömungsgünstige Kfz verschmutzen leicht (früh entdeckt; z.B. NSU Ro80) Designer: Durch Aerodynamik verlieren die Autos ihr Gesicht: kleine, wenig sichtbare Kühler bzw. Kühlluftöffnungen (Staupunktnah) Diktat des Windkanals führt zur Einheitsform: Kfz sahen sich immer ähnlich Aerodynamik und Design

15 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik 1. Entwicklung widerstandsarmer Grundkörper (Einvolumen-Modelle, Vans) 2. Ableitung der Karosserieformen, die Ausgangsform für Stylisten sind 1. so optimiertes Kfz: 1982 Audi 100 III, c W = 0,3 war weltmeisterlich kleine lokale Formänderungen (Details) relativ großer Widerstandsabbau Designer: c W = 0,5, nach Detailoptimierung: c W = 0,41 PKW

16 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Leistungssteigerung mittels Diffusor (Abgasgegendruck ) Eindrücken der Motorhaube infolge des Staudrucks Unterbodenströmung erhöht Auftrieb Unterbodenverkleidung, Diffusor, Tieferlegung, tief hängende Spoilerlippe (c W -Wert wird u.U. größer) Schwellerblenden: Luftwirbelreduzierung zwischen Vorder- und Hinterrädern Sportwagen

17 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik 1936: Mit dem Tram-Bus löst sich der Bus vom PKW (runder Bug) Meilenstein: Bugform von E. Möller, vgl. 1. VW-Transporter Ablösung hinter der Ecke: Verhinderung mit relativ kleinem Bugradius möglich 1953: Widerstandsgewinn durch Leitblech, Verbesserung bis 30% (0,86 0,6) Nutzfahrzeuge

18 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Verkleidung (langer Flügel bzw. Heckflosse): Aerodynamisch gut Seitenwindempfindlichkeit Handhabbarkeit Motorräder

19 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Aufteilung der Kraftfahrzeugaerodynamik in Außen- und Innenströmung Schwerpunkt dieses Vortrags: Außenströmung Zusammenfassung in einem Beiwert: c W -Wert Vieles hängt vom Design ab Verbesserungen werden immer schwerer, je kleiner der c W -Wert bereits ist Zusammenfassung

20 FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


Herunterladen ppt "FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik Andrej Batos Düsseldorf, 28.10.2005 Kraftfahrzeugaerodynamik Fachliche Vertiefung."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen