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Fahrzeugtechnik

ANSYS CFX ist seit langer Zeit ein wesentliches Hilfsmittel für Fahrzeugdesign und -fertigung. Da die Automobilindustrie neue Technologien stets schnell aufgreift, ist CFX in vielen Anwendungsbereichen als Tool zur Strömungssimulation etabliert. CFX bietet u. a. die Möglichkeit,

  • Designzyklen zu verkürzen,
  • Komponenten zu optimieren,
  • Energieausbeute zu maximieren,
  • Schadstoffausstoss zu verringern,
  • Zuverlässigkeit von z. B. Bremskomponenten zu erhöhen,
  • Fahrgastkomfort im Innenraum zu verbessern sowie
  • aerodynamische Eigenschaften des Fahrzeugs zu analysieren.

Japanese Automotive Industry Embraces CFX-5
Vehicle Ventilation Design
Right First Time Design for Automotive Water Pumps /
Cooler Disc Brakes
Particulate Matter from Diesel Engines
CFX the Key to Solar Car Design
Klimatisierung

In der Klimatechnik wird ANSYS CFX zur Optimierung der Strömungsführung und der Temperaturverteilung bei minimalem Druck- und Energieverlust verwendet, um den maximalen Komfort der Passagiere zu gewährleisten. Eine ganz ähnliche Problemstellung findet sich in der Klima- und Gebäudetechnik , in der ANSYS CFX ebenfalls mit Erfolg eingesetzt wird.

Temperaturberechnung in einer
Fahrgastzelle

Zylinderinnenströmung

Die Simulation mit ANSYS CFX liefert Einsichten in das Verhalten der Zylinderinnen- und -zuströmungen, die mit Experimenten nur schwer zu gewinnen sind. Simulationen ermöglichen z. B. auf einfache Weise die Untersuchung der Ventile sowie der Ein- und Auslasskanäle, um eine verbesserte Zündung und anschließende Verbrennung zu gewährleisten. Bewegte, sich verformende Rechengitter zusammen mit modernsten Verbrennungsmodellen erlauben die detaillierte Analyse der komplexen Strömungs- und Verbrennungsphänomene im Zylinderinnenraum.

GEC Alstom Mirrlees Blackstone ist ein Hersteller von Dieselmotoren und verwendet ANSYS CFX als Designtool zur Optimierung seiner Motoren.

Druckverteilung auf den Auslassventilen eines Dieselmotors (mit freundlicher Genehmigung von GEC Alstom Mirrlees Blackstone)

Motorkühlung

Die exakte Kontrolle und Regelung der Motortemperatur ist ein wesentlicher Bestandteil der Motorenentwicklung, weil dadurch sowohl die Schadstoffemissionen als auch die Haltbarkeit des Motors maßgeblich beeinflusst werden. Mit ANSYS CFX können Strömungen in komplexen Geometrien, wie sie insbesondere im Motor auftreten, effizient simuliert werden. Darüber hinaus liefert ANSYS CFX aufgrund der neuartigen automatischen Wandfunktion eine genaue Vorhersage des Wärmeübergangs.

Wärmeübergangskoeffizient eines Wassermantels
(mit freundlicher Genehmigung von Daihatsu Motors)

Abgassysteme

Das komplette Abgassystem einschließlich Krümmer und Katalysator kann mit Hilfe von ANSYS CFX modelliert werden. Aufgrund der Vorhersagen von ANSYS CFX können Designmodifikationen der Kühlkanäle und Wärmeabschirmungen durchgeführt und so die auftretenden maximalen Temperaturen gesenkt und die Lebensdauer erhöht werden.

Geschwindigkeitsvektoren und Druck in einem Katalysator mit Auspuffkrümmer

Rotierende Komponenten
ANSYS CFX ist die marktführende Software für die Simulation von Strömungen in rotierenden Systemen. Den Entwicklern von Kühlventilatoren, Drehmomentwandlern, Turboladern, Wasserpumpen, etc. bietet ANSYS CFX ganz spezifische Möglichkeiten:
  • Spezialisierte Tools zur Erstellung der Geometrie von Schaufeln und Gehäusen.
  • Einfach zu nutzende, effiziente Berechnungsverfahren für transiente Rotor/Stator Wechselwirkungen.
  • Genaue und sehr robuste stationäre Verfahren durch das "Stage" und "Frozen Rotor" Interface.
  • Automatisiertes turbospezifisches Pre- und Post-Processing.
  • Hervorragende Einbindung in vorhandene CAD-Umgebung.

Visualisierung der Strömung in einem Drehmomentwandler

Motorraumkühlung

Die Bedeutung der Motorraumkühlung nimmt stetig zu, da die Motoren immer leistungsfähiger und gleichzeitig immer kompakter werden. Aufgrund der hohen Packungsdichte ist eine Analyse der Verhältnisse im Motorraum sehr schwierig. Die Leistungsfähigkeit der Kühlung hängt sowohl von den aktiven Komponenten, d.h. den Lüftern, als auch den passiven Bauteilen, z. B. Lufteinlass, Kühler und Motorblock ab.

Zusammen mit dem Engine Cooling Department von Siemens Canada Ltd. hat ANSYS CFX eine Untersuchung zum Einsatz von CFD zur Motorkühlung erfolgreich durchgeführt.

Druckverteilung im Motorraum (mit freundlicher Genehmigung von Siemens Canada Ltd.)

Fahrzeugaerodynamik

ANSYS CFX wird dazu verwendet, die Auswirkungen von Geometriemodifikationen auf die aerodynamischen Kräfte und Momente zu berechnen und ermöglicht somit einen schnellen und einfachen Vergleich unterschiedlicher Entwürfe. Dadurch wird die Notwendigkeit reduziert, aufwändige Tonmodelle zu erstellen und teure Windkanalversuche durchzuführen. Dies führt letztendlich zu einer deutlichen Verkürzung der Entwicklungszeit.

Strömung um das "Eco Veículo Mondego XC01": Stromlinien und Wandschubspannung (mit freundlicher Genehmigung der Universidade de Coimbra, Portugal)