Potenziale der Fahrzeug-Aerodynamik ausschöpfen

Vehicle aerodynamics can have a considerable impact on energy consumption. We show that wind can make a significant contribution to aerodynamic drag and present a methodology to capture drag over the entire operating range of vehicle speed, wind speed, and wind direction. The approach entails performing a 2D aerodynamic characterization of the vehicle by computational fluid dynamics (CFD) and/or experimental methods, modeling the 2D aerodynamic force in the presence of wind, and calculating the longitudinal component of that force.

Once again, the new Porsche 911 Carrera adeptly balances its design heritage with a modern look and state-of-the-art performance. This paper examines the advanced aerodynamics of the new 911 Carrera GTS. The integration of the new T-Hybrid engine posed significant challenges, including higher demands for engine and hybrid cooling. Moreover, the aerodynamics had to support the car’s combination of outstanding performance and everyday usability, all while maintaining the iconic design of the 911. Key focuses of the paper include the optimization of exterior and underbody components to reduce drag and improve driving stability.

Chery hat mit seinem Konzeptfahrzeug Aero einen Luftwiderstandsbeiwert von 0,168 erreicht. Dabei wurden die Anforderungen an ein Serienfahrzeug hinsichtlich Fahrgastraums sowie des Bauraums für den Antriebsstrang erfüllt. Dank einer synergetischen Verknüpfung von bionischer Inspiration, Computersimulationen und KI-basierter Optimierung wurden für die Entwicklung nur zehn Monate benötigt.

Mit Einführung des WLTP ergab sich die Notwendigkeit, den Luftwiderstand und weitere Fahrwiderstände auch von größeren Fahrzeugen wie SUVs, Vans und Leicht-Lkw mit hoher Genauigkeit messen zu können. Horiba hat eine weltweit einzigartige, bewegliche Windkanalwaage entwickelt, mit dem sich die auftretenden Kräfte im Windkanal unter realen Straßenbedingungen präzise messen lassen.

Die geometrische Verformung von Reifen unter Last und Rotation beeinflusst die Radumströmung, jedoch wird das in der Fahrzeugentwicklung kaum berücksichtigt. In einem von der FAT geförderten Forschungsprojekt wird in Zusammenarbeit der Universität Stuttgart und der TU Darmstadt die Radumströmung bei realer Reifendeformation erfasst. Auftretende Phänomene sollen identifiziert werden, um sie in die Aerodynamiksimulation von Fahrzeugen integrieren zu können.

Die Reduzierung der Fahrwiderstände ist ein notwendiger Beitrag, damit Emissionen verringert, die Reichweite erhöht und die Leistungsfähigkeit von Fahrzeugen gesteigert werden kann. Aktive Oberflächenmuster in der Fahrzeugaußenhaut beeinflussen die Grenzschicht und sind so in der Lage, die Aerodynamik eines Fahrzeugkonzepts zu verbessern, wie ein rennstreckentaugliches Konzeptfahrzeug von Bugatti Engineering zeigt.

Zur Verbesserung des aerodynamischen Profils hat Magna Systeme entwickelt, die mit dem Fahrzeug elektronisch verbunden sind und Informationen darüber erhalten, wann und wie sie sich bewegen müssen. Braendon Lindberg, Technischer Leiter der globalen Produktlinie Aktive Aerodynamik bei Magna Exteriors, erläutert deren Funktionsweise und Vorteile.

Der Arbeitsablauf zur aerodynamischen Produktentwicklung ist hochgradig komplex. Bei allen Herstellern sind bereits von Beginn des Produktentstehungsprozesses an Arbeitsschritte vorgesehen; die Arbeit des Aerodynamikers endet dann erst mit dem Ende der Produktion. Dabei gliedert sich die Aerodynamikentwicklung in den Produktentstehungsprozess eines gesamten Unternehmens ein.

Mit einem Luftwiderstandsbeiwert von 0,26 nimmt der VW ID.3 den Spitzenplatz im Wettbewerbsumfeld des E-Fahrzeugsegments der Vollheckfahrzeuge ein. Die Aerodynamik leistet somit einen entscheidenden Beitrag, die ambitionierte elektrische Reichweite von bis zu 550 km im WLTP zu realisieren. Volkswagen hat dieses Ziel durch eine konsequente aerodynamische Optimierung des Fahrzeugs erreicht, angefangen vom modularen E-Antriebsbaukasten bis hin zur Grundkörpergestaltung, den Rädern und Anbauteilen wie den Außenspiegeln.

Die Untersuchung der aerodynamischen Eigenschaften von Fahrzeugen war die ursprüngliche Intention beim Einrichten von Windkanälen. Inzwischen sind einige Anforderungen hinzugekommen. Dementsprechend gibt es heute; zumindest bei einigen OEM und TIER1-Zulieferern sowie an Hochschulen; neben den herkömmlichen Aerodynamikwindkanälen spezialisierte Windkanäle. Trotz der zunehmenden Geschwindigkeit und Genauigkeit von CFD-Simulationen kann auf das Experiment nicht verzichtet werden. Einerseits können nicht alle bekannten Sachverhalte im Rechner realitätsgetreu abgebildet werden, andererseits können Phänomene, die noch nicht bekannt bzw. in der Simulationssoftware hinterlegt sind, nicht erfasst werden.

The knowledge about aerodynamic actions is vitally important in many fields, such as those involving structures and transportation. Facing such issues, This chapter illustrates the experimental techniques that appeared around the end of the nineteenth century to measure aerodynamic actions, first of all the technology that represents the symbol of this discipline: the wind tunnel.

Die Aerodynamik hat bei höheren Geschwindigkeiten großen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und damit die Emissionen. Strömungsfelder um ein Fahrzeug sind im realen Betrieb transient, im Windkanal oder in einer numerischen Strömungssimulation sind die Bedingungen idealisiert. Daher wurden an der Universität Stuttgart in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem geförderten Projekt der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) realistische, transiente Anströmbedingungen erforscht.

Der Stadtlieferwagen VW Caddy in fünfter Generation von Volkswagen Nutzfahrzeuge erreicht einen c W-Wert von unter 0,30, was ihn zum Besten seiner Klasse macht. Der Wert wurde vor allem durch den konsequenten Einsatz der numerischen Strömungssimulation erreicht. Der Luftwiderstand konnte gegenüber dem Vorgänger um 9 % verbessert werden - und dies ohne Einschränkung der Funktionalität und Gebrauchstauglichkeit.

Mit der zunehmenden Virtualisierung ist der Einsatz von Strömungssimulationen in frühen Phasen der Fahrzeugentwicklung bei BMW deutlich gestiegen. Diese Berechnungen ermöglichen einen detaillierten Einblick in das Strömungsfeld und können Potenziale zur Optimierung aufdecken. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Abbildung der Scheibenwischerbewegung in CFD-Simulationen vorgestellt und die Beeinflussung der instationären Fahrzeugumströmung durch die Scheibenwischer untersucht.

The new Porsche 911 Carrera is characterised by a greater aerodynamic differentiation between efficiency and performance in comparison with its predecessor.In the new Porsche wind tunnel, the aerodynamic drag coefficient of the 911 Carrera was further reduced through optimisation of the basic shape and newly developed measures for improving the underbody flow characteristics.Depending on driving mode and speed, the requirements for minimum driving resistance and high driving-dynamic performance can be met through the control strategy of the active aerodynamic elements at the front and rear of the vehicle.

Der großflächige Einsatz aerodynamisch optimierter Sattelauflieger kann einen entscheidenden Beitrag liefern, die europäischen CO 2-Emissionssenkungsziele von 55 % in neun Jahren zu erreichen. ZF verwendet Wabcos patentierte Flow-Conductor-Technik bei der Entwicklung neuer Aerodynamikprodukte, die eine Amortisationszeit von nur einem Jahr für die Spedition vorsehen.

Die Bedeutung der Kfz-Aerodynamik nimmt stetig zu, denn sie unterstützt niedrige Flottenkraftstoffverbräuche und hohe Reichweiten im elektrischen Fahrbetrieb. Die Aerodynamikentwicklung beim Ford Kuga zeigt bespielhaft auf, wie durch Einsatz moderner Prozesse und Technologien die hohen Anforderungen gemeistert werden können. Für den gesamten Modellmix wurde der c W-Wert signifikant gegenüber dem Vorgängermodell reduziert.

Als Sportwagenhersteller ist es bei Porsche eine Tradition und Kernkompetenz, aerodynamisch wirksame Bauteile an der Karosserie einzusetzen. So hatte schon der Porsche 911 Carrera 2.7 im Jahr 1973 (Bild 1) den ersten serienmäßigen Entenbürzel-Spoiler, der den Hinterachsauftrieb erheblich reduzierte.

Physikalische Grundlage der Strömungsmechanik ist die Anwendung der Newtonschen Axiome der Mechanik (Budó 1987) auf ein gedanklich aus dem Fluid herausgeschnittenes Volumenelement, das zu jedem Zeitpunkt ein und dieselbe Fluidmasse enthält und dessen Abmessungen beliebig klein gewählt werden können, ohne dass dabei die molekulare Struktur der Materie in Erscheinung tritt (Kontinuumshypothese).

The automotive market today is being divided into more detailed segments than before to meet the diverse demand of customers. Correspondingly, the vehicle basic shape especially the rear end shape becomes more numerous. In addition to the three typical rear end shapes – notchback, fastback and squareback – some new concepts are derived from a mixture of those classic rear end shapes.

Aufgabe der Strömungslehre ist die Untersuchung der Größen Geschwindigkeit, Druck und Dichte eines Fluids als Funktion der Ortskoordinaten x, y, z bzw. bei eindimensionalen Problemen (z. B. Rohrströmungen) als Funktion der Bogenlänge s. Bei vielen Strömungsvorgängen ist die Kompression auch bei gasförmigen Fluiden vernachlässigbar (z. B., wenn Körper von Luft normaler Temperatur und weniger als 0,5facher Schallgeschwindigkeit umströmt werden). Dann gelten auch dafür die Gesetze inkompressibler Medien (Strömungen mit Änderung des Volumens s. Abschn. 41.2).