nach oben

2016 | Buch

Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Numerische und experimentelle Analyse von instationären Lastfällen im Rahmen der thermischen Absicherung im Gesamtfahrzeug

verfasst von: Mario Disch

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Über dieses Buch

Mario Disch beschreibt die numerische Simulation von instationären Fahrmanövern zur thermischen Absicherung von Fahrzeugbauteilen. Exemplarisch wird mit einer instationären gekoppelten Bauteiltemperaturberechnung die synthetische kundenmäßige Bergfahrt auf den Mont Ventoux aufgezeigt. Die Methodenentwicklung und Validierung beginnt mit einer numerischen Grundlagenuntersuchung zur thermischen Beschreibung eines Motorraums und setzt sich fort bis zur detaillierten Modellierung der Kühlungs- und Abgasumfänge innerhalb einer 3D-Gesamtfahrzeuggeometrie. Die Arbeit gliedert sich in den Kontext der digitalen Prototypenentwicklung in der Automobilindustrie ein – einer Strategie, die dazu dient, Funktionsumfänge der thermischen Absicherung und anderer Gewerke in den digitalen Entwicklungsprozess vorzuverlegen und Erprobungsumfänge am realen Prototyp zu minimieren.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Die Automobilentwicklung befindet sich im Spannungsfeld ökonomischer und ökologischer Betrebungen. Der Drang nach individueller Mobilität in industriell stark anwachsenden Schwellenländern wie China, Indien und Südamerika hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich fortgesetzt. Neue Märkte zu bedienen, bedeutet gleichzeitig, sich der sozialen Verantwortung gegenüber nachfolgenden Generationen zu stellen. Zukünftig sollen ressourcenschonende, geräuscharme, autonom fahrende Fahrzeuge das Straßenbild der Mega-Cities prägen. Gleichermaßen steckt der Gesetzgeber durch die Vorgabe von Schadstoffgrenzwerten die Rahmenbedingungen für die Entwicklung neuer energieeffizienter Antriebskonzepte bis hin zum „Zero Emission Vehicle“ immer enger ab.

Mario Disch

2. Stand der Technik

Zusammenfassung

Mit dem Stand der Technik soll ein Überblick über die bereits bekannten Methoden der Strömungssimulation und der Bauteiltemperaturberechnung für die Auslegung thermisch relevanter Bauteile gegeben werden. Abschnittsweise werden dabei die bisherigen Erkenntnisse aus den Themengebieten der Fahrzeugdurchströmung und der gekoppelten Bauteiltemperaturberechnung anhand von zentralen Fachbeiträgen vorgestellt. Parallel dazu wird die Entwicklung moderner Simulationsmethoden betrachtet. Die Bereitstellung von Schnittstellenfunktionen in vorhandener Simulationssoftware sowie die kontinuierliche Implementierung neuer physikalischer Modelle bilden die Grundlage für den angestrebten instationären Berechnungsansatz der thermischen Gesamtfahrzeugsimulation.

Mario Disch

3. Grundlagen der Strömungsmechanik und der Wärmeübertragung

Zusammenfassung

Die mathematische Beschreibung von Strömungs- und Wärmeübertragungsphänomenen erfolgt in der Fluidmechanik anhand der Bilanzierung von molekularen und konvektiven Transportvorgängen entlang eines abgeschlossenen Fluidkontinuums. Im Rahmen dieses Kapitels sollen die grundlegenden Zusammenhänge zur Beschreibung von Strömungsfeldern und Wärmeübertragungsvorgängen vorgestellt werden.

Mario Disch

4. Numerische Methoden

Zusammenfassung

Das nachfolgende Kapitel gliedert sich in zwei Themengebiete auf. Das erste Themengebiet befasst sich mit den verwendeten Simulationsmethoden. Neben der Einteilung der Simulationsmethoden nach 1D und 3D folgt im Rahmen der 3D Simulationsmethoden ein Abschnitt, der sich mit der Berechnung von Konvektionsdaten an Bauteiloberflächen beschäftigt. Daraufhin wird der Prozess der Konvektionsdatenübertragung beleuchtet. Hierzu werden zwei unterschiedliche Methoden der Fluid-Struktur-Kopplung – die direkte Kopplung und die indirekte Kopplung – gegenübergestellt.

Mario Disch

5. Experimentelle Methoden

Zusammenfassung

Im nachfolgenden Kapitel werden die experimentellen Methoden der Arbeit beschrieben. Angefangen vom Messaufbau des Versuchsfahrzeugs über die verwendete Erprobungsumgebung bis hin zum Messablauf werden die Schwerpunkte der dynamischen Erprobung thermisch relevanter Lastfälle herausgearbeitet.

Mario Disch

6. Ergebnisse

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird die Berechnung von instationären Aufheizvorgängen validiert. Parallel zu den Berechnungsergebnissen werden experimentelle Untersuchungsergebnisse diskutiert.

Mario Disch

7. Zukünftige Herausforderungen an die instationäre Gesamtfahrzeugsimulation

Zusammenfassung

Die vorgelegte Arbeit zeigt, dass die numerische Analyse von instationären Fahrmanövern mit der vorgestellten Berechnungsmethode möglich ist. Die Berechnungsmethode ist in der Lage, die während der dynamischen Fahrt auftretenden Wärmeübertragungspfade im Fahrzeug zeitaufgelöst darzustellen. Weiterhin eröffnet die neue Methode die Möglichkeit, Wärmestromanalysen durchzuführen, wodurch potentielle Temperaturüberschreitungen frühzeitig erkannt und Abhilfemaßnahmen bedarfsgerecht entwickelt werden können.

Mario Disch

Backmatter

Titel: Numerische und experimentelle Analyse von instationären Lastfällen im Rahmen der thermischen Absicherung im Gesamtfahrzeug
verfasst von: Mario Disch
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-12704-6
Print ISBN: 978-3-658-12703-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-12704-6

Springer Professional

Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

2. Stand der Technik

3. Grundlagen der Strömungsmechanik und der Wärmeübertragung

4. Numerische Methoden

5. Experimentelle Methoden

6. Ergebnisse

7. Zukünftige Herausforderungen an die instationäre Gesamtfahrzeugsimulation

Backmatter

Premium Partner