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Über dieses Buch

Daniel Stoll untersucht anhand experimenteller und korrespondierender numerischer Methoden die Seitenwindempfindlichkeit von Fahrzeugen sowie den Einfluss der Windkanalumgebung auf die ermittelten instationären Kräfte und Momente. Er stellt einen Ansatz vor, den Windkanalstrahl mit Methoden der linearen zeitinvarianten Systemtheorie zu beschreiben. Dadurch kann er zeigen, dass das Strömungsfeld in einem Windkanal mit offener Messstrecke ein dynamisches Verhalten besitzt, welches sich unter Seitenwindanregung dem Verhalten des Fahrzeugs überlagert. Mit dem vorgestellten validierten Simulationsmodell und der numerischen Simulationsumgebung ohne Interferenzeffekte ist es erstmals möglich, das aerodynamische Übertragungsverhalten eines Fahrzeugs zu bestimmen. Die Arbeit leistet damit einen entscheidenden Beitrag zur zukünftigen Entwicklung der instationären aerodynamischen Fahrzeugeigenschaften.

Der Autor

Daniel Stoll arbeitet als Entwicklungsingenieur im Bereich Fahrzeugaerodynamik und Windkanalforschung am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Die weltweit steigende Energienachfrage, die Verknappung der fossilen Ressourcen als auch die sich verschärfenden Emissionsgrenzwerte sorgen für stetig wachsende Anforderungen an die heutige Fahrzeugentwicklung. Dabei gewinnt die aerodynamische Optimierung eines Fahrzeugs zunehmend an Bedeutung. Die Aerodynamik kann durch die Verringerung des Luftwiderstands einen Beitrag zur Reduzierung der Fahrwiderstände leisten.
Daniel Stoll

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Zunächst soll eine kurze Einführung in die für diese Arbeit relevanten Grundlagen der Fahrzeugaerodynamik erfolgen. Darauf aufbauend wird der aktuelle Stand auf dem Gebiet der Aerodynamik zur Beurteilung der Seitenwindempfindlichkeit von Fahrzeugen vorgestellt.
Daniel Stoll

Kapitel 3. Aerodynamische Entwicklungswerkzeuge

Das nachfolgende Kapitel gibt einen Überblick über die Versuchsumgebung sowie die Messtechnik der durchgeführten experimentellen Untersuchungen. Danach werden die verwendeten Fahrzeugmodelle vorgestellt. Anschließend wird auf die in dieser Arbeit eingesetzten numerischen Methoden eingegangen.
Daniel Stoll

Kapitel 4. Auslegung eines aktiven Systems zur Böenerzeugung im Windkanal

In diesem Abschnitt sollen zunächst die Anforderungen an das in der Messstrecke des Modellwindkanals zu reproduzierende Strömungsfeld definiert werden. Darauf aufbauend wird das aktive System zur Böenerzeugung ausgelegt. Abschließend werden die grundlegenden Eigenschaften des Strömungsfelds in der leeren Messstrecke beschrieben.
Daniel Stoll

Kapitel 5. Experimentelle Untersuchungen an den 20 % und 25 % SAE Modellen

In diesem Kapitel wird die Übertragbarkeit der aerodynamischen Fahrzeugeigenschaften der SAE Modelle zwischen dem untersuchten 1:4 (25 %) und 1:5 (20 %) Modellmaßstab untersucht. Zunächst werden die Seitenkraft und das Giermoment unter stationären Anströmbedingungen bestimmt. Anschließend wird auf das instationäre Verhalten der Modelle unter Seitenwindanregung eingegangen. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf dem Vergleich des instationären Übertragungsverhaltens zwischen den untersuchten Modellmaßstäben und Fahrzeugformen.
Daniel Stoll

Kapitel 6. Untersuchungen zum Übertragungsverhalten des Windkanalstrahls

Um den nicht von der Fahrzeugform stammenden Einfluss auf das frequenzabhängige Übertragungsverhalten aus dem vorigen Kapitel zu untersuchen, wird in diesem Kapitel ein Ansatz vorgestellt, der den Windkanalstrahl mit Methoden der linearen, zeitinvarianten Systemtheorie beschreibt.
Daniel Stoll

Kapitel 7. Untersuchungen am DrivAer Stufenheckmodell in unterschiedlichen Versuchsumgebungen

Im Folgenden werden die experimentellen und numerischen Untersuchungen am DrivAer Stufenheckmodell vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf den in den vorgestellten Versuchsumgebungen des MWK, DMWK und DWT resultierenden aerodynamischen Fahrzeugeigenshcaften unter Seitenwindanregung. Zunächst werden die Seitenkraft und das Giermoment unter stationären Anströmbedingungen bestimmt, anschließend wird auf das instationäre Verhalten unter Seitenwindanregung eingegangen.
Daniel Stoll

Kapitel 8. Schlussfolgerungen und Ausblick

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die aerodynamischen Eigenschaften von Fahrzeugen unter böigem Seitenwind sowie der Einfluss der Windkanalumgebung auf die ermittelten instationären Kräfte und Momente anhand experimenteller und korrespondierender, numerischer Methoden untersucht.
Daniel Stoll

Backmatter

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