Die dissipativen Wirbelstrukturen im Nachlauf verursacht maßgeblich den Strömungswiderstand von Kraftfahrzeugen. Um widerstandsreduzierende Maßnahmen erreichen zu können, ist es sinnvoll, die Ablösephänomene grundlegend zu verstehen. Ein erfolgsversprechender Ansatz zur Widerstandsreduktion von Kfz ist die aktive Strömungseeinflussung (ASB) des Nachlaufs. In der vorliegenden Arbeit wird die Umströmung eines idealisierten 3D-Pkw- Modells (Maßstab 1:8) im Windkanal untersucht. Das Modell ist mit einer regelbaren Vorrichtung zur aktiven Strömungsbeeinflussung versehen. Die ASB wird durch eine am Umfang der Modellbasis angeordnte Spaltausblasung und durch Ausnutzen des COANDA-Effekts bewirkt. Zunächst zeigen Experimente ohne ASB den Einfluß von Re-Zahl, Bodenabstand und Fahrbahnsimulation auf die Modellumströmung auf. Dazu werden Widerstands- und Auftriebsbeiwerte sowie Druckverteilungen vergleichend dargestellt. Aus Nachlaufmessungen mit einem 3D-Laser-Doppler-Anemometer wird ein anschauliches Topologiemodell der großräumigen Ablösewirbel entwickelt. Einzelheiten der Nachlaufströmung können an Verteilungen des zeitlich gemittelten Geschwindigkeitsvektors und des Reynolds-Spannungs-Tensors studiert werden. Es zeigt sich deutlich, wie durch die wirbelige Strömung Turbulenz und Dissipation erzeugt wird. SER-Sondenmessungen im Nachlauf belegen den für abgelösten Strömungen charakteristischen Druckverlauf mit niedrigen Drücken, die zu hohem Druckwiderstand führen. Die Untersuchungen zu den Auswirkungen und Effizienz des ASB zeigen, daß mit Ausblasen die Wirbelstrukturen im Nachlauf vermindert werden und der Strömungswiderstand energetisch sinnvoll reduziert werden kann. Der cw-Wert mit Ausblasen wird auf der Basis von Nachlaufmeßdaten und des Impulssatzes, der unter Beachtung der ASB neu formuliert wird, rechnerisch ermittelt. Messungen zeigen bei konstanter Re-Zahl einen Abfall des Strömungswiderstandes mit zunehmender Ausblasrate. Eine Untersuchung der Leistungsbilanz zeigt ein Einsparpotential von mehr 25 % der ursprünglichen Antriebsleistung nach.
Beiträge zur 3D-Kfz-Aerodynamik - Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Nachlaufströmung, ihrer Modellierung und der Widerstandsreduktion
2001
191 Seiten, Bilder, Tabellen, 120 Quellen
Theses
German
Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Aerodynamik von Strassenfahrzeugen
Automotive engineering | 1980
|Experimentelle Untersuchungen zur Aerodynamik hoch belasteter Niederdruckturbinen-Beschaufelungen
TIBKAT | 2010
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