FZA Weitere Aerodynamikaspekte (Kapitel 6)

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Author:
toebber
ID:
306187
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FZA Weitere Aerodynamikaspekte (Kapitel 6)
Updated:
2015-08-08 07:11:36
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FZA
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FZA Weitere Aerodynamikaspekte (Kapitel 6)
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  1. Cabriolet
    • geöffnetes Verdeck bewirkt eine Widerstandszunahme und einen veränderten Auftrieb
    • Die Achsauftriebe müssen lediglich in den fahrdynamischen Grenzen gehalten werden
    • Wichtig! minimaler Zug bei offenem Verdeck
    • Turbulente Scherschicht die zu einer Rückströmung führt (Rückströmung abhängig von Dachkantenhöhe. je höher umso größer die Rückströmung)
    • Reduzierung der Rückströmung durch höheren Heckdeckel oder Windschott
    • Ballooning muss verhindert werden
  2. Geländewägen und SUVs
    • Schwierigkeiten in den Randbedingungen:
    • Mindestanforderung für Wasserdurchfahrtshöhe (>500mm), Bodenfreiheit (>200mm), Böschungswinkel (>25°), Steigfähigkeit (>31°) und Rampenwinkel (>17,8°)

    • Böschungswinkel und Steigfähigkeit wirken sich direkt auf die Grundform und den induzierten Widerstand aus.
    • Böschungswinkel kann hohe Auftriebe an der Vorderachse verursachen
    • Steigfähigkeit kann eventuell verhindern das ein Diffusor möglich ist, daraus folgt ein großes Nachlaufgebiet und ein erhöhter Widerstand
    • Bodenfreiheit wirkt sich direkt auf den Luftwiderstand aus

    Zusätzlich große Stirnfläche
  3. Rennsport
    Anforderungen: starke Beschleunigung, extreme Bremsverzögerung, hervorragende Fahreigenschaften, hohe Endgeschwindigkeit und niedriger Kraftstoffverbrauch

    • Aerodynamik Anforderungen:
    • Geringer Luftwiderstandsbeiwerte und kleine Fahrzeugstirnfläche für möglichst kleinen Luftwiderstand
    • großes Verhältnis von Abtrieb zu Widerstand. Je nach Einsatzgebiet Widerstandsreduzierung oder Antriebszunahme höher priorisiert
    • Antriebskraft an der Hinterachse stärker als an der Vorderachse, Vermeidung von Auftrieb
    • Bei Schräganströmung sollte das aerodynamische Biermoment der Seitenausrenkung stabilisierend entgegen wirken
    • Sicherstellung eines ausreichenden Kühlluftstroms, ohne die aerodynamischen Beiwerte deutlich zu verschlechtern

    Negativer Auftrieb kann durch die Fahrzeugform selbst, durch negativ angestellte Flügel und über den Bodeneffekt erzeugt werden
  4. Aeroakustik
    • Je mehr Schallquellen in einem Geräusch zusammenwirken desto schlechter können Änderungen einer Schallquelle bewertet werden.
    • Zur Optimierung einer bestimmten Schallquelle sollte diese isoliert erfasst werden können
  5. Leckagen (Aeroakustik)
    • Monopolcharakter, daher Vermeidung besonders wichtig
    • Betrifft hauptsächlich die Entwicklung von Fenster und Türdichtungen
    • Durch Vergleich der Messergebnisse ohne mit abgeklebtem Spalten ergibt sich der Gesamtanteil aller Fugen am Windgeräuch. (Deutlicher Beitrag am Innengeräusch)
    • Auch die Abdichtung am Spiegelfuß und den Radhäusern und dem Bereich der A-Säule müssen sorgfältig ausgeführt werden
  6. Außenspiegel (Aeroakustik)
    • Sind in Zonen hoher Strömungsgeschwindigkeiten und nahe der Ohren der Insassen und daher akustisch besonders problematisch
    • Verbesserungsmaßnahemn konzentrieren sich hauptsächlich auf Details wie Tiefe und Form von Ablaufrinnen, Klappfugen und Gehäuseentwässerung
    • Häufig haben Geräusche totalen Charakter (Pfeifen), dabei können Wirbelerzeuger helfen
  7. Scheibenwischer (Aeroakustik)
    • Hoher Stellenwert
    • In Ruheposition häufig im Schutz der Motorhaube oder Anspoilerungen leiten Luft über Wischer
    • Während des Betriebs kann das Geräusch von Scheibenwischern mit seiner deutlichen Fluktuation störend wirken
    • Höchster Pegel entsteh dann, wenn sich der Wischer ungefähr senkrecht zur Anströmrichtung befindet
  8. Antenne (Aeroakustik)
    • Können tonale Geräusche erzeugen
    • Geräuschminderung durch möglichst starke Schrägstellung der Antenne und durch eine Drahtwendel 
    • Diese Maßnahmen verhindern die hinter zylindrischen Körpern typische Kármánsche
    • Wirbelstraße
  9. A-Säule (Aeroakustik)
    • Gestaltung wirkt sich deutlich auf die Geräuschentwicklung aus.
    • Durch sie wird die Größe und Ausprägung des Ablösewirbels auf der Seitenscheibe bestimmt
    • Auch die integrierten Wasserfangleisten sind geräuscherzeugende Element
    • Rundungsradius der A-Säule hat großen Einfluss. Bei Schräganströmung und kleinen Radien bis ca 10mm quasi keine Veränderung bei größeren Radien nimmt das Geräusch deutlich ab
  10. Hohlraumresonanz (Aeroakustik)
    • Zwei Arten:
    • Anregung des gesamten Innenraums (offenes Fenster)
    • Luftschwingungen in kleinen Hohlräumen (Nuten, Schlitzen, usw)
    • Hohlraum wirkt als eine Art Helmholtz-Resonator diesen Frequenz strak vom Volumen des Hohlraums abhängt
  11. Radhäuser (Aeroakustik)
    • Besonders die vorderen Radhäuser sind nahezu über den gesamten Frequenzbereich die Hauptquelle für das aerodynamische Außengeräusch. Wirken sich aber nur in geringem Maße auf das Innengeräusch aus
    • Bisher ist nicht bekannt wie sich die Raddrehung auf die Geräuschanregung in den Radhäusern auswirkt, da bei drehenden Rädern die Abrollgeräusche nicht von den aerodynamischen Geräuschen getrennt werden können.
    • Es ist jedoch zu vermuten, dass die Geräuschanregung durch die zusätliche Drehbewegung der umströmten Radscheiben eher zunimmt
  12. Unterboden (Aeroakustik)
    • Für tieffrequente Geräusche ist neben er Anregung durch Rollgeräusche beim Befahren von Strafen mit hoher Rauigkeit häufig die Unterströmung des Unterbodens verantwortlich
    • Luftkräfte werden am Unterboden in die Karosserie eingeleitet und breiten sich über Körperschall aus und wird von bestimmten Teilflächen in den Innenraum abgestrahlt
    • Tiefgezogene Bugschürzen und glatte Fahrzeugunterseiten können hier Abhilfe schaffen
    • Oder strukturelle Veränderungen der abstrahlenden Karosserieflächen
  13. Verglasungseinfluss (Aeroakustik)
    • Erhöhung der Scheibendicke reduziert das Innengeräusch wesentlich
    • Auch der Einsatz einer hochdämmenden Zwischenfolie kann eine deutliche Geräuschsenkung im Hochfrequenten Bereich erreichen
  14. Aeroakustik bei Cabriolets
    • Geräusche bei geschlossenem Verdeck auf Grund von Fahrzeugumströmung setzen sich im wesentlichen zusammen aus:
    • Bauteilschwingungen
    • Umströmungsgeräusch
    • Undichtigkeiten

    • Gefütterte Verdecke, eingenähte Spiegel und straffer gespannte Stoffe verhindern unerwünschte Verdeckbewegungen
    • Cabrios gegenüber Coupés akustisch immer noch im Nachteil
  15. Verschmutzung
    • Aspekte: Sicherheit und Ästhetik
    • Zwei Ursachen: Fremd- und Eigenverschmutzung

    • Fremdverschmutzung: Schmutzige Wassertropfen aus der Umgebung
    • Eigenverschmutzung: Ablagerung und Filmbildung von durch das eigene Fahrzeug aufgewirbelten Wassertropfen

    Kritischer Bereich bezüglich Rundumsicht sind Seitenscheiben, Rückspiegel, Heckscheibe und der Einstiegsbereich

    • Seitenscheibe: Rinnsale aus über die A-Säule laufendem Wasser und Sprühnebel und Tropfen verursacht durch die Umströmung des Außenspiegels.
    • Maßnahmen: Wasserfaangleisten um das Überlaufen der A-Säule zu verhindern, Spoiler im Spiegeldreieck

    • Benetzung des Spiegelglases: 
    • Maßnahmen: Nut im Spiegelgehäuse oder Abweisen an der Gehäuseunterseite

    • Heckbereich: Verschmutzung durch Schmutzpartikel im Totaler
    • Maßnahmen: Spoiler am Dachende zweigt sauberen Luftstrom ab und lenkt in nach unten, führt aber zu einer erblichen Zunahme des Widerstands und des Hinterachsauftriebs
  16. Bauteilbelastung
    • Verformung und Lageänderung von Bauteilen, wie Motorhaube, Heckdeckel, Türen oder Schiebedach lässt sich anhand der Druckkraft auf die Fahrzeugoberfläche ermitteln
    • Dies ist das Resultat der Druckverteilung und der jeweiligen Bauteiloberfläche
    • Deutlich erkennbar sind Unterdrücke im Bereich der Motorhaube, des Schiebedachs und des Seitenfensters
    • Die Kräfte auf die einzelnen Bauteile können besonders hohe Beträge annehmen, wenn ein Schiebewinkel der Strömung vorhanden ist.
    • Ein Absenken der Haube oder ein größerer Radius an deren Vorderkante verkleinern die Saugspitze
  17. Folgen thermischer Überbelastung der Bremsen
    • Reibwertverlust (Fading)
    • Lokale Hitzeflecken (hot spots) mit punktueller Verflüssigung von Teilkomponenten und Luftkisseneffekt
    • Störende Geräusche, z.B. Bremsenquietschen und -rubbeln
    • Erhöhter Belagverschleiß
    • Festigkeitsprobleme in Klebeverbindungen zw. Belag und Rückenplatte
    • Unzulässige thermische Verformung
    • Verdampfung von Bremsflüssigkeit, dadurch deutliche Verminderung der Bremskraft
    • Lagerschäden durch übermäßige Wärmeableitung
    • Temperaturrisse in de Scheibe
    • Gefährliche Veränderung der Bremskraftverteilung
  18. Bremsenkühlung
    • Schäden lassen sich durch eine ausreichende Kühlung vermeiden
    • Wärme zu 90% in die Scheiben ca. 10% in den Bremsbelag. Abgabe der Wärme über Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung. Hauptanteil über Konvektion, die maßgeblich durch die Strömung im Radbereich beeinflusst wird.
    • Verbesserung des Konvertiten Wärmeübergangs kann durch gezieltes Anströmen der Bremsen erreicht werden

    • Bei den meisten Fahrzeugen ist die vordere Bremse von größerer Bedeutung als die hintere, da an der Vorderachse aus fahrdynamischen Stabilitätsgründen höhere Bremskräfte zugelassen werden. Somit spielt die Anströmung der Vorderräder eine wichtige Rolle
    • Die Strömung kann durch Bremsenanbauteile beeinflusst werden, besonders geeignete Brmsenschutzbleche
    • Durchströmen der Bremsscheibe trägt erheblich zum Wärmeübergang bei

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