Numerische Methoden

Zusammenfassung

Bei der aerodynamischen und aeroakustischen Auslegung, Entwicklung und Optimierung von Automobilen werden heute neben dem Windkanal auch numerische Verfahren eingesetzt. Vor allem in der Frühphase der Entwicklung sind meist keine realen Fahrzeuge, sondern nur Teileversuchsträger verfügbar, dennoch müssen eine Reihe miteinander konkurrierender Designentwürfe bewertet werden. Dabei besteht Bedarf an sehr genauer Kenntnis der auftretenden Strömungsphänomene, Schallerzeugungs- und -übertragungsmechanismen, denn diese gilt es im Fortgang der Entwicklung zu beherrschen. Drei wesentliche Motive sind es, die den Einsatz von numerischen Methoden rechtfertigen:

Der traditionelle Weg, die aerodynamische und aeroakustische Optimierung von Fahrzeugen im Windkanal durchzuführen, wird damit nicht obsolet; er wird in einen späteren Abschnitt des Entwicklungsprozesses verlagert. Der numerischen Aerodynamik kommt dabei zudem zugute, dass dem Windkanalversuch eine Reihe von Einschränkungen anhaftet (vgl. Abschn. 13.2):

• bei Maßstabsmodellen ist die Reynolds-Zahl zu niedrig;

• die Wiedergabe aller geometrischen Details ist bei skalierten Modellen sehr aufwändig;

• die Abmessungen des Windkanalstrahls und der Messstrecke sind endlich, daraus folgen Blockierungseffekte durch das Modell und seinen Nachlauf, die zu korrigieren sind;

• die Simulation der Fahrbahn gelingt nur unvollkommen;

• die Möglichkeiten, Seitenwind und Turbulenz darzustellen, sind begrenzt.