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Main Title: Aerodynamik in der frühen Fahrzeugentwicklung
Translated Title: Aerodynamics in early stage vehicle development
Author(s): Burk, Andreas
Advisor(s): Neuendorf, Ralf
Referee(s): Paschereit, Christian Oliver
Woszidlo, Rene
Neuendorf, Ralf
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem wesentlichen Teilaspekt der aktuellen, fundamentalen Herausforderung in der Automobilindustrie: der marktseitigen Forderung nach einer stetig zunehmenden Modell- und Variantenvielfalt bei gleichzeitig immer kürzeren Produktlebenszyklen. Vor diesem Hintergrund entsteht ein Mehrbedarf an Ressourcen, speziell auch im aerodynamischen Entwicklungsprozess für zusätzliche Derivate. Einer verschärften CO2-Gesetzgebung muss zudem auch durch adäquate Maßnahmen in der Aerodynamik Rechnung getragen werden. Ziel dieser Arbeit ist, die Prüfstands- und Berechnungsumfänge durch den Wechsel von einer integralen auf eine lokale Aerodynamikbetrachtung deutlich zu reduzieren. Gleichzeitig sollen die Qualität der aerodynamischen Bewertungsmöglichkeiten verbessert, Synergien im Entwicklungsprozess gesteigert und eine höhere Flexibilität bei den Tools der jeweiligen Entwicklungsphase gewährleistet werden. Ergebnis ist eine von Referenzmodellen unabhängige Möglichkeit, beliebige Fahrzeuggeometrien in einer frei wählbaren Detaillierung parametrisch beschreiben und speichern zu können. Dabei lässt sich der Bewertungsaufwand für Proportionen, Designstände und Änderungen in der Strategie-, Initial- und Konzeptphase von ursprünglich ca. einer Woche auf 24-48 Stunden reduzieren. Das Modell bleibt kommunal zum Ursprungsdatensatz und kann fachbereichsübergreifend ausgetauscht werden. Die verwendeten Parameter zum Verändern der Modelle werden durch Geometriedaten aus dem Gesamtfahrzeugplan (GFP) und anderen Mastermodellen gesteuert. Der Vergleich der im Windkanal und in der CFD-Simulation am Referenzmodell ermittelten Fahrzeuggrenzschicht liefert lokale Informationen über den Zustand der Strömung. Anhand dieser Informationen lässt sich die Geometrie lokal optimieren und der Gesamtwiderstand des Fahrzeuges reduzieren.
The present work addresses one of the major aspects of the current and fundamental challenges in the automotive industry. This is a market which is demanding an increasing diversity of vehicle models and simultaneously decreasing product lifecycles. These changes result in additional resource requirement, especially in the aerodynamic development process for additional vehicle derivatives. More stringent legislation on carbon dioxide emissions has also to be taken into consideration, which affects aerodynamic activities. The objective of this thesis is to reduce the overall effort required with experimental and numerical testing to optimize the vehicle geometry using the boundary layer profile in localized regions. This process results in the quality of the aerodynamics development methodology being improved, synergies in the development process enhanced and a greater exibility during the development cycle. One of the products of the method is the possibility to parametrically describe and save arbitrary vehicle geometries with an arbitrary level of detail without need for a reference model. The effort for evaluating proportions, designs and modifications can be reduced from approximately one week to 24-48 hours with this strategy in the early stage development phase. The format of the data remains similar and can be easily exchanged with other departments. Parameters to modify the models are controlled by the overall vehicle layout (GFP) and other master models. Using an existing reference model, the boundary layer profile from the wind tunnel is compared with CFD data to help correlate the results. This information is used to locally optimize the geometry and reduce the aerodynamic forces applied to the vehicle.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-55678
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4440
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4143
Exam Date: 10-Jul-2014
Issue Date: 15-Aug-2014
Date Available: 15-Aug-2014
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Fahrzeug
Aerodynamik
Windkanal
Grenzschicht
Simulation
Vehicle
aerodynamic
windtunnel
boundary-layer
simulation
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