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Über dieses Buch

Alexander Link untersucht den Ventilationswiderstand von Pkw-Rädern. Im Fokus liegt die Entwicklung einer Messmethode zur Bestimmung dieses aerodynamischen Widerstands im 1:1-Windkanal für Gesamtfahrzeuge. Die Messmethode entwickelt der Autor basierend auf Voruntersuchungen im Modellwindkanal und Studien in einem 1:1-Windkanal mit 5-Band-System. Die Messmethode wird in weiteren 1:1-Windkanälen validiert. Der Autor untersucht in einer Sensitivitätsanalyse den Einfluss unterschiedlicher geometrischer Variationen auf den Ventilationswiderstand sowie auf den aerodynamischen Gesamtwiderstand.

Der Autor

Alexander Link wurde am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen am Lehrstuhl für Kraftfahrwesen im Bereich Fahrzeugaerodynamik und Thermomanagement promoviert. Er arbeitet als Entwicklungsingenieur bei einem deutschen Sportwagenhersteller im Bereich Aerodynamik.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Die Fahrzeugentwicklung gerät durch strenge Auflagen zum Umweltschutz unter zunehmenden Druck, immer effizientere Fahrzeuge auf den Markt zu bringen. Neben der Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren wird in der Entwicklung der Elektrofahrzeuge um jeden Kilometer zusätzliche Reichweite gerungen. In diesen beiden Aufgabenfeldern spielt die Aerodynamik eine wichtige Rolle.

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Kapitel 2. Grundlagen

Der Antrieb von Kraftfahrzeugen kann eine bestimmte Leistung aufbringen, die das Fahrzeug antreibt und dabei Verlustleistungen gegenübergestellt ist. Es muss stets ein Gleichgewicht zwischen Leistungsangebot und Leistungsbedarf herrschen.

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Kapitel 3. Stand der Technik

Die nachfolgende Vorstellung bisheriger Publikationen zum Forschungsthema Ventilationswiderstand von Scheiben und Rädern orientiert sich inhaltlich am zeitlichen Ablauf der Forschungsarbeit. Zunächst werden Veröffentlichungen zum Reibungsaspekt rotierender Scheiben vorgestellt, die bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts publiziert wurden. Anschließend werden Forschungsergebnisse aus Modellmaßstabmessungen des Einzelrads vorgestellt.

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Kapitel 4. Prüfstände

Bevor auf die in diesem Projekt eingesetzten Windkanäle eingegangen wird, sollen zunächst grundlegende Informationen zur Funktionsweise von Windkanälen unterschiedlicher Bauart gegeben werden.

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Kapitel 5. Voruntersuchungen im Modellwindkanal

Um ein grundlegendes Verständnis über die Mechanismen zu erlangen, die den Ventilationswiderstand verursachen, wurden zu Grundlagenuntersuchungen zunächst vereinfachte Geometrien herangezogen. Von diesen vereinfachten Geometrien wurde anschließend durch schrittweise Änderung der Formgebung und der Anströmungsbedingungen der Übergang zur Situation am realen Fahrzeug geschaffen.

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Kapitel 6. Messungen im 1:1-Maßstab

In Abbildung 6.1 sind die in diesem Forschungsprojekt relevanten, am Fahrzeug im 5-Band-System wirkenden, aerodynamischen Kräfte dargestellt. Es handelt sich um eine seitliche Schnittansicht durch den Windkanalboden auf Höhe der linken Räder. In schematischer Darstellung ist die Windkanalwaage gezeigt. Sie dient zur Bestimmung der aerodynamischen Lasten, in der hier dargestellten Fahrzeuglängsrichtung sowie zur Messung von Auftrieb und Seitenkraft.

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Kapitel 7. Ergebnisdiskussion

Die Untersuchungen im Modellwindkanal stellen einen wichtigen Baustein zum Verständnis der Strömungssituation im Radhausbereich dar und geben grundlegende Aufschlüsse über den Ventilationswiderstand rotierender Geometrien. Die gezeigten Ergebnisse stimmen mit bisherigen Veröffentlichungen überein [15,17,21,22]. Aufgezeigt werden konnte die quadratische Geschwindigkeitsabhängigkeit des Ventilationsmoments und der Einfluss der Anströmung auf das Ventilationsmoment.

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Kapitel 8. Schlussfolgerungen

Im Rahmen des FAT-Projekts wurde eine Messmethode entwickelt und in den 1:1-Windkanälen der BMW Group, des IVKs und der Porsche AG validiert. Es bleibt abzuwarten, in wie weit diese Methode im Zusammenhang mit dem WLTC zum Einsatz kommen wird. Aus technischer Sicht ist es möglich, die Bewertung von Felgen hinsichtlich ihres Ventilationswiderstands in wirtschaftlich vertretbarer Form im Windkanal umzusetzen.

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Backmatter

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