Durch die Entwicklung des neuen thermischen Berechnungstools 'Theseus-FE', verbunden mit Methoden der Co-Simulation, ist es der P+Z Engineering GmbH gelungen, den hochkomplexen Gesamtprozess der Fahrzeugklimatisierung in einer noch nie da gewesenen Detailtreue virtuell abzubilden. Genau genommen ist Theseus-FE nicht völlig neu, da die theoretischen Grundlagen und die bereits über 15-jährige Projekterfahrungen in der konzeptionellen Klimatisierungsanalyse aus der Vorgängersoftware Inka/TILL übernommen wurden. Theseus-FE wurde in mehrjähriger Arbeit von Grund auf neu programmiert und mit einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) versehen, die den aktuellsten Konzepten der Benutzerführung Rechnung trägt und dabei trotzdem plattformunabhängig geblieben ist. Das Herzstück ist der neue implizite Finite-Element-Wärmeleitsolver mit adaptivem Zeitschrittverfahren und Prediktor-Korrektor-Technik, der im Gegensatz zu seinem Finite-Differenzen-Vorgänger nicht nur transiente Lastfälle löst, sondern auch einen eigenen effizienten Solver für stationäre Lastfälle hat. Neben den bewährten Funktionalitäten wie den empirischen Konvektionsgesetzen, Mehrzonenbelüftung, Feuchtenberechnung, mehrschichtige Materialien und diversen Komfortindizes kamen eine Vielzahl wichtiger Erweiterungen im Vergleich zu Inka/TILL hinzu. Nennenswert sind hierbei die dynamische Speicherzuweisung für unbegrenzte Modellgrößen, die dreidimensionale Wärmeleitung, das Konturintegrationsverfahren zur Bestimmung der Einstrahlzahlen, die Greybody-Strahlung mit Mehrfachreflexion, die Strahlungsräume und der genetische Patching-Algorithmus zur Beschleunigung und Speicheroptimierung bei der Körperstrahlungsberechnung, die verbesserten Möglichkeiten zur transienten oder kundenspezifischen Randbedingungsdefinition, das neue Insassenmodell nach Fiala und die Einführung von Solid-Elementen. Zusammen mit der großen Material- und Bekleidungsdatenbank bietet Theseus-FE somit alle nötigen Hilfsmittel, um eigenständig, schnell und zuverlässig Klimatisierungs- und Komfortanalysen von der Konzeptphase bis hin zur Validierung des Freilandversuchs durchführen zu können. Die Co-Simulation bietet gegenüber diesen Standardschnittstellen mehr Komfort und Vorteile. Die Co-Simulation ist durch die Kopplung einzelner Programme über eine so genannte 'Middleware' gekennzeichnet. Die Entkopplung der Clients voneinander bietet den Vorteil, dass alle an der Co-Simulation beteiligten Programme parallel zueinander ablaufen. Im Beitrag werden in einem konkreten Beispiel einer Pkw-Klimatisierungs- und Komfortanalyse die Programme Theseus-FE, Flowmaster2 und Star-CD in einer Co-Simulation über die Middleware TISC miteinander verknüpft.
Modernes Thermomanagement am Beispiel der Innenraumklimatisierung
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 109 , 2 ; 162-169
2007
8 Seiten, 4 Bilder, 1 Tabelle, 14 Quellen
Article (Journal)
German
THERMOMANAGEMENT - Thermomanagement und Innenraumklimatisierung
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