Simulation Die Katze auf dem Sprung

Autor / Redakteur: Prof. Dr.-Ing. Philipp Epple, Peter Neugebauer, Gerhard Bloch, Viktor Below / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Das Renn-Team der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Coburg, CAT, setzte bei der Optimierung der Ansaugluftführung und des Aeropakets seines Formula-Students-Renners auf Simulationswerkzeuge von Ansys und einen automatisierten Workflow mit einer Schnittstelle zum CAD-System Solidworks.

Firmen zum Thema

Die Airbox spielt eine entscheidende Rolle in der Fahrzeugtechnik, ihre Dimensionierung beeinflusst das Motorverhalten über die zugeführte Frischluftmenge.
Die Airbox spielt eine entscheidende Rolle in der Fahrzeugtechnik, ihre Dimensionierung beeinflusst das Motorverhalten über die zugeführte Frischluftmenge.
(Bild: Ansys)

In der Fahrzeug-Aerodynamik kann zwischen Außen- und Innenaerodynamik unterschieden werden. Die Außenaerodynamik befasst sich mit der Gestaltung der Außenkonturen, so dass der aerodynamische Abtrieb optimal auf das Fahrwerk beziehungsweise die Fahrdynamik abgestimmt ist, um so einen möglichst geringen Luftwiderstand für niedrigen Verbrauch und optimale Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.

Nicht weniger wichtig, wenn auch verborgen, spielt die Innenaerodynamik eine entscheidende Rolle. Insbesondere ist hier das Ansaugsystem des Fahrzeugs von zentraler Bedeutung. Dieses besteht aus Einströmdüse, Drosselklappe, einer Lavaldüse, die an ihrer engsten Stelle als Restriktor wirkt, der eigentlichen Airbox und den daran anschließenden Saugrohren.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 9 Bildern

Einfluss der Airbox

Durch das FSG (Formula Student Germany)-Reglement wird der Massenstrom durch den Restriktor, also durch die engste Stelle der Lavaldüse, mit 20 mm Durchmesser begrenzt. Die darauf folgende Airbox hat damit einen direkten Einfluss auf die Menge an Frischluft, die in die Zylinder gelangt.

  • Eine zu groß gewählte Airbox hat den Effekt, dass der Motor träge auf Gasbefehle reagiert und – in Verbindung mit kurzen Saugrohren – sein Drehmoment erst bei sehr hohen Drehzahlen entwickelt.
  • Eine zu kleine Airbox reagiert genau umgekehrt. Also muss die Airbox mit den entsprechenden Saugrohrlängen optimal ausgelegt werden, damit das Drehmoment bei der gewünschten Drehzahl zur Verfügung steht.

Wurde in früheren Fahrzeugen von CAT-Racing die Airbox hauptsächlich nach konstruktiven Gesichtspunkten ausgelegt, kam 2012 die Simulationsumgebung Ansys Workbench zum Einsatz. Dies ermöglichte eine fundierte und gezielte aerodynamische Auslegung mit dem Ergebnis, dass der C-12 Puma, so heißt das 2012er Fahrzeug, das Drehmoment genau im richtigen Augenblick, also bei der gewünschten Drehzahl, auf die Fahrbahn bringt.

CAT-Racing - Making of C-13 Luchs

(ID:43481341)