Der Einsatz der numerischen Strömungssimulation als Entwicklungswerkzeug bietet die Möglichkeit, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt genaue Aussagen über die Strömungsverhältnisse in den betrachteten Komponenten zu erhalten. Hierdurch stehen Informationen für eine anschließende Optimierung zur Verfügung, die meßtechnisch nicht oder nur mit sehr großem Aufwand zu erhalten sind. In Verbindung mit einem effizienten Netzgenerator können sehr schnell verschiedene Designvarianten untersucht werden. Damit ist im Vergleich zur bisher meist experimentell durchgeführten Bauteiloptimierung ein weitgehender Verzicht auf Prototypen möglich. Möglich wurde das durch die enorme Rechenleistung moderner Workstations. Das zur Strömungsanalyse eingesetzte Programm STAR-CD basiert auf der Diskretisierung des Lösungsgebietes mit Hilfe der Finite-Volumen-Methode und ist für eine Vielzahl unterschiedlicher Strömungsprobleme einsetzbar. Eine wesentliche Eigenschaft im Hinblick auf die Generierung des Berechnungsmodells bildet die Eignung zur Verwendung unstrukturierter Gitter. Die Generierung des Finite-Volumen-Modells erfordert bei umfangreichen Bauteilen und komplizierten Geometrien einen erheblichen Anteil am Gesamtaufwand für die CFD-Analyse. Ein geeigneter Netzgenerator stellt daher eine wesentliche Voraussetzung für eine effiziente Durchführung der CFD-Analyse dar. Am Beispiel von HVAC-(Heating, Ventilation, Air-Conditionierung)-Komponenten wird gezeigt, daß durch eine Geometrieoptimierung die auftretenden Druckverluste, der Turbulenzgrad der Strömung und damit das Strömungsinduzierte Geräusch erheblich verringert werden können. Gleichzeitig kann eine deutliche Verbesserung der Luftmengenverteilung erzielt werden. Die Simulation des Aufheizvorgangs ermöglicht Aussagen über den thermischen Wirkungsgrad des Wärmetauschers und die Vermischung von Warm- und Kaltluft im Verteilergehäuse.
Optimierung des Heizungs- und Lüftungsmoduls eines Pkws mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation
Optimization of an automotive HVAC module by means of computational fluid dynamics
1994
12 Seiten, 8 Bilder, 1 Tabelle, 7 Quellen
Conference paper
German
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