Suchen

Simulation

Simulation realistischer Aerodynamik spart Zeit und Kosten

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Aufbau der ultimativen Simulation: Ein komplettes Überholmanöver

Auch wenn diese Simulation erst noch durchgeführt werden muss, so basiert die Simulation eines Überholmanövers doch auf einer Vielzahl vorhergehender Untersuchungen. Eine der ersten Untersuchungen bestand darin, eine stark vereinfachte Geometrie zu simulieren, die auf eine aerodynamische Anregung reagiert. Die Simulation erfolgte in Star-CCM+ unter Verwendung der Overset Mesh Technologie und des 6-DOF DFBI (Dynamic Fluid Body Interaction)-Modells. Dann wurde das Overset Mesh Zero Gap-Interface genutzt, um die Modellierung einer Kontaktfläche zwischen Rad und Straße zu ermöglichen und ein realistisch rollendes Rad zu simulieren.

Ein weiterer Schritt beinhaltete die Kopplung zu Matlab zur Simulation eines Seitenwinds. Zu Beginn wurden nur die Seitenkraft und das Giermoment berücksichtigt, nach und nach aber zu einem Fahrzeugmodell mit sechs Freiheitsgraden übergegangen, das auf seinem Fahrwerk rollen und sich neigen kann. Zuletzt wurde eine DES-Simulation mit Overset Zero Gap-Interface und direkter Kopplung zu Matlab durchgeführt, die zwischen vier und fünf Tagen Rechenzeit benötigte (Bild 4).

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Die Ergebnisse der voll gekoppelten Simulation wurden mit ihren stationären Gegenstücken verglichen (Bild 4). Der Vergleich zeigt, dass die stationäre Aerodynamik nicht in der Lage ist, die instationären Strömungseffekte wiederzugeben, was vor allem an den Über- und Unterschwingungen des Giermoments deutlich wird, wenn das Fahrzeug in den Seitenwind eintritt und ihn wieder verlässt.

Da das Modell generisch und eher neu ist, sind nur wenige Validierungsdaten – die typischerweise fahrzeugspezifisch sind – verfügbar. Zudem machen physikalische Limitierungen den Windkanaltest von Seitenwinden extrem schwierig.

Ausblick und Zusammenfassung

Das Forschungsvorhaben zeigt, wie Star-CCM+ und Matlab gekoppelt werden können, um eine umfassende und realistische Fahrzeugsimulation durchzuführen. Für die Automobilindustrie bedeutet das, dass eine Reihe von Untersuchungen wie Seitenwind- und Überholmanöver, schließlich in einer sehr viel früheren Phase des Entwicklungszyklus virtuell durchgeführt werden können. Das ermöglicht es, Schwächen des Produkts zu eliminieren, bevor erste physikalische Prototypen gebaut werden, was wiederum Zeit und Kosten spart.

Die nächste Stufe in diesem Projekt wird die Untersuchung eines kompletten Überholmanövers sein, eventuell sogar mit Seitenwind. Zu Beginn der Simulation befindet sich ein Fahrzeug im Nachlauf eines anderen, überholt es und schert seitlich aus in den Seitenwind hinein, wo nun die Reaktion des Fahrzeugs ausgewertet wird.

Diese Arbeit wurde von Jaguar Land Rover und dem UK-EPSRC Grant EP/K014102/1 als Teil eines gemeinsam finanzierten Programms für Innovation in der Simulation unterstützt. (mz)

* David Forbes & Gary Page, Loughborough University, Leicestershire, Vereinigtes Königreich

(ID:43773564)