Aerodynamika vozu,
vnitřní a vnější proudění
(CFD)
J. Ota
Škoda Auto TF/1 – Technické výpočty a aerodynamika
3.12.2010
J. Slavík, J. Klimeš a kol. TF/1
Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem ČR.
Aerodynamika vozu,
vnější proudění
J. Ota
Škoda Auto TF/1 – Technické výpočty a aerodynamika
3.12.2010
J.Slavík a kol. TF/1
Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem ČR.
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu - přehled
Cíle:
• bezpečnost – aerodynamická stabilita, špinění
• ekonomicky a ekologicky příznivé parametry vozu – aerodyn.
odpor
• funkčnost – chlazení, sání, technické detaily
• komfort - špinění vozu
Prostředky : CFD výpočty (predikce, optimalizace), měření a zkoušky
Základní sledované oblasti:
•
•
•
•
•
•
určení aerodynamických koeficientů odporu a vztlaků na nápravách
koncepční návrhy, optimalizace základních tvarů karosérie
dimenzování vstupních mřížek a proudění motorovým prostorem
proudění pod vozem, chlazení brzd
optimalizace dílů (světlomety, stěrače, spoilery, střešní nosiče,…)
simulace špinění, tlakové zatížení dílů karosérie, aerohluky
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu - nástroje
Měření 1:4
Aerodynamické
koeficienty
cW, cAV, cAH, cN …
špinění, chlazení
Design
Odborné útvary
CFD
výpočty
Vyhodnocení a
výpověď
Návrh opatření
pro splnění cílů
Jízdní
zkoušky
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Měření 1:1
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu – CFD
Odborné útvary
Design
Scan
Nastavení
výpočtu
Objemová Síť
Změny
CAD data
Povrchová Síť
Úpravy
Výpočet CFD
Zpráva
+
Návrh
opatření
Vyhodnocení
Simulace proudění na 3D modelu
Příprava 3D modelu
Vyhlazení, spojení dat, podvozku a karoserie
Tvorba sítě ve zkoumaném prostoru, prismatické
vrstvy
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Volba parametrů proudění, definice okrajových
podmínek, sledování konvergence
Postprocessing, vizualizace fyz. parametrů
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu – dosahování cílů
–
+
–
Designový stav
+
Zlepšení cW dle CFD
Ověření při měření 1:1
Ověření při měření 1:4
odpor, stabilita, špinění
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu – opatření
Aerodynamická opatření:
• spoiler na 5.dveřích
• odtrhové hrany na koncových svítilnách
• vstupní otvory pro chlazení
• aerodynamické kryty podvozku a
deflektory před koly
Výsledné parametry &
Porovnání s konkurencí:
cW = 0,37
A = 2,47 m2
cW x A = 0,914 m2
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
cW = - 0,014
cW = - 0,003
cW = - 0,005
cW = - 0,022
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu – motorový prostor, chlazení
Dimenzování vstupních otvorů
Simulace proudění - motorový prostor
Optimalizace kanálu k přídavnému chladiči
Koncept
1.BS
2.BS
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
proudění pod vozem
chlazení brzd
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu - špinění
Špinění bočního skla - déšť
Špinění vozu - sníh
Účinnost stírací soustavy
odpor, stabilita, špinění
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu - validace
VALIDACE výpočtů:
1:4
1:1
Serie
CFD
ZKOUŠKA
Aerodynamické koeficienty, chlazení, špinění

• Minimální četnost validací je ke statutárním výpočtům k milníkům s fyzickým vozem
• Mezi milníky není většinou potřeba validací, je však vhodné ověřit výsledky na TT
• NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnější aerodynamika vozu – 3D vizualizace (VR)
Dimenzování vstupních otvorů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu,
vnitřní proudění (CFD)
J. Ota
Škoda Auto TF/1 – Technické výpočty a aerodynamika
3.12.2010
J. Klimeš a kol. TF/1
Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem ČR.
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu - přehled
Cíle:
• bezpečnost, kvalita a homologace
• klima-komfort pasažérů
• efektivní součinnost systémů, inovativní řešení
Prostředky : CFD výpočty (predikce, optimalizace), zkoušky
Základní sledované oblasti:
• defrost (odmražení)
• defog (odmlžení, vyhřívání)
• klimatizování (ofukování, zchlazování)
• solární zatížení
• vyplachování, odvětrávání
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu - proces
CFD v průběhu vývoje vozidla:
časová osa vývoje vozidla
PR1
PR0
Inovace
podpora DESIGNU
Výběr vhodných
inovacích
SOP
PR2
podpora KONSTRUKCE
Optimalizovaný stav
CFD hodnocení návrhů a
výběr vhodných variant
CFD výpočty
Měření, zkoušky
DEFROST
kontury ledu na předním skle
1.návrh
mezistav optimalizace
Finální stav
17.min
17.min
časová osa vývoje vozidla
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu – reţimy distribuce
Režimy distribuce:
symbolika
… OFUKOVÁNÍ
+
… DEFROST
(STŘEDNÍ ofukovače vypnuty)
… NOHY
+
+
… DEFOG
(STŘEDNÍ ofukovače vypnuty)
CFD model
Foto interiéru
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Posouzení koncepčních
změn
Vnitřní aerodynamika vozu - koncept
varianta 1
varianta 2
Integrovány do ofukovačů
Na přístrojové desce
Umístění bočních
defrostů
Cíle bočních defrostů:
- zajištění viditelnosti
přes výhledovou plochu
zrcátka pro všechna
nastavení ofukovačů
kontury tání ledu na skle
Výrazné ovlivnění
prouděním z bočních
ofukovačů
(interakce 2 proudů)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
kontury tání ledu na skle

Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu – defrost, defog
důvod
• Bezpečnost
• homologace vozidla
• identifikace rizikových
míst
DEFROST
optimalizovaný

17.min
kontury ledu na předním skle
(s distribucí na nohy)
DEFOG
základní stav
• Bezpečnost
• identifikace rizikových
míst
• proudění v oblasti
nohou
• klimakomfort - vyhřívání
UŢIVATELSKY
NEJČASTĚJŠÍ REŢIM
Teplotní pole v oblasti nohou řidiče (pohled od motoru)
volant

pravá noha
levá noha
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Řez X
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu - klimatizování
(zchlazování, ofukování)
Klimatizování
důvod
• klima-komfort
• distribuce vzduchu
• směrování ofukovačů
• vyplněnost ofukovačů
• vyplachování interiéru
• aero-hluky
• minimalizace tlakových
ztrát
• rozvážení hmotnostních
toků jednotlivými
ofukovači
• cílené změny charakteru
proudění
základní stav
optimalizovaný
Směrování ofukovačů

Optimalizace geometrie – vyplněnost ofukovačů

• PMV – střední tepelný pocit
• DR – obtěžování průvanem
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu – solární zatíţení interiéru
Solární zatíţení interiéru
důvod
Výpočetní STAV
Měření
• Koncepční návrhy skel pro
snížení solárního zatížení
(fyzikální parametry,
rozměry)
• Ověření použitých materiálů
v interiéru vozidla

• Sledované parametry
• maximální dosažená
teplota na jednotlivých
dílech
• dlouhodobé zatížení
jednotlivých dílů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu - validace
VALIDACE výpočtů:
12.5 Min
10.0 Min
7.5 Min
CFD
ZKOUŠKA
DEFROST

• Minimální četnost validací je ke statutárním výpočtům k milníkům s fyzickým vozem
• Mezi milníky není většinou potřeba validací, je však vhodné ověřit výsledky na TT
• NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Vnitřní aerodynamika vozu – 3D vizualizace (VR)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)
Děkuji za pozornost … dotazy?
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Download

Aerodynamika vozu, vnitřní a vnější proudění (CFD)