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Fahrzeugaerodynamik und Windkanaltechnik

Einfluss der Umströmung auf den Energiebedarf von Fahrzeugen. Aerodynamik im Kontext von Fahrstabilität und -dynamik.

Modellwindkanal  (c) IVK Stuttgart
Modellwindkanal

Die Fahrzeugaerodynamik bestimmt über den Luftwiderstand die Fahrleistung des Fahrzeugs. Über die Verteilung der Auftriebs- und Seitenkräfte auf die Fahrzeugachsen wirkt sie sich auch auf die Fahrsicherheit aus. Durch geeignete Maßnahmen kann die Fahr- zeugumströmung optimiert und so der Luftwiderstand gesenkt, die Auftriebsverteilung beeinflusst und die Seitenwindempfindlichkeit reduziert werden.

Die Fahrzeugaerodynamik kann dabei in Fahrzeugdurch- und umströmung unterteilt werden. Die Fahrzeugdurchströmung unterteilt sich in die Motorraumdurchströmung und die Durchströmung des Fahrgastraums, welche den Passagierkomfort wesentlich beeinflusst. Die Motorraumdurchströmung stellt die Wärmeabfuhr an thermisch belasteten Komponenten sicher und ist deshalb zur Einhaltung der zulässigen Betriebstemperaturen aller Aggregate im Motorraum erforderlich. Auf diese Weise bildet die Fahrzeugdurchströmung die Schnittstelle zwischen Aerodynamik und Thermomanagement.

Die durch den Motorraum strömende Kühlluft verursacht bis zu 15% des Luftwiderstands eines Fahrzeugs und bietet daher ein großes Potenzial für die aerodynamische Optimierung eines Fahrzeugs. Der Unterboden und die drehenden Räder sind für bis zu 45% des gesamten Luftwiderstands verantwortlich.

Die Forschungsschwerpunkte am IVK in der Fahrzeugaerodynamik sind:

  • Die Weiterentwicklung der Windkanalanlagen sowie der Windkanalmess- und simulationstechniken.
  • Die Formentwicklung, Design, Modellbau und Packageuntersuchungen an Kraftfahrzeugen.
  • Die Erfassung und Simulation instationärer Anströmung und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Aerodynamik.
  • Die aerodynamische Interaktion zwischen der Bodensimulation, Raddrehung, Grenzschichtkonditionierung und der Umströmung des Fahrzeugs.

Verschmutzungsuntersuchungen  (c) IVK Stuttgart
Verschmutzungsuntersuchungen

Eine Teildisziplin der Fahrzeugaerodynamik ist das Gebiet der Sichtfreihaltung bzw. des Wassermanagements. Dabei liegt in der Fahrzeugumströmung eine zweite, meist flüssige Phase vor, die die Fahrzeugoberflächen benetzt und bedingt durch die Scherkräfte der Umströmung weitertransportiert wird.

Vor allem bei schlechten Witterungsbedingungen, wie sie zum Beispiel im Winter häufig auftreten, erhält diese Disziplin eine große Bedeutung. Ein Aspekt der Sichtfreihaltung ist beispielsweis die Sicht durch die Seitenscheibe auf den Außenspiegel oder den durch die Scheibenwischer möglicherweise auftretenden Wasserrückzug.

Die Forschung des IVK konzentriert sich hierbei auf:

  • Die Modellierung der auftretenden Phänomene in Experiment und Simulation.
  • Die Dokumentation, Quantifizierung und Bewertung der Benetzung der untersuchten Fahrzeugoberflächen.
  • Die Untersuchung und Quantifizierung der Benetzung von Scheibenbremsanlagen und die daraus resultierende Beeinflussung der Bremskraft.

Der Forschungsschwerpunkt wird vom Lehrstuhl Kraftfahrwesen bearbeitet.

Die Promotion  als Karrieresprungbrett in Industrie, Wirtschaft und Forschung!

Ihre Ansprechpartner

Dipl.-Ing.

Nils Widdecke

Bereichsleiter Fahrzeugaerodynamik und Thermomanagement

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Dr.-Ing.

Timo Kuthada

Bereichsleiter Querschnittsprojekte und High Performance Computing