Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) J. Ota Škoda Auto TF/1 – Technické výpo ty a aerodynamika 23.10.2009 Š. Klepá ek, P. Polická, J. Klimeš a kol. TF/1 Tento materiál vznikl jako sou ást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpo tem R.
Aerodynamika vozu, vn jší proud ní J. Ota Škoda Auto TF/1 – Technické výpo ty a aerodynamika 23.10.2009 Š. Klepá ek, P. Polická a kol. TF/1 Tento materiál vznikl jako sou ást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpo tem R.
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - p ehled
Cíle: • bezpe nost – aerodynamická stabilita, špin ní • ekonomicky a ekologicky p íznivé parametry vozu – aerodyn. odpor • funk nost – chlazení, sání, technické detaily • komfort - špin ní vozu Prost edky : CFD výpo ty (predikce, optimalizace), m ení a zkoušky Základní sledované oblasti: • • • • • •
ur ení aerodynamických koeficient odporu a vztlak na nápravách koncep ní návrhy, optimalizace základních tvar karosérie dimenzování vstupních m ížek a proud ní motorovým prostorem proud ní pod vozem, chlazení brzd optimalizace díl (sv tlomety, st ra e, spoilery, st ešní nosi e,…) simulace špin ní, tlakové zatížení díl karosérie, aerohluky INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - proces Pr
h vývoje vozidla:
PM
inovace
n Design Stanovení a up esn ní cíl
PR1
PR0
podpora DESIGNU
2 Designy
SOP
PR2
podpora KONSTRUKCE
1 Design
Vývoj designu a konceptu
Výsledný stav Zm ny designu díky konstrukci
íprava a p edání do výroby
CFD výpo ty ení, zkoušky asová osa vývoje vozidla INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - nástroje
Aerodynamické koeficienty cW, cAV, cAH, cN … špin ní, chlazení Design Odborné útvary
CFD výpo ty
Vyhodnocení a výpov Návrh opat ení pro spln ní cíl
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - nástroje ení 1:4 Aerodynamické koeficienty cW, cAV, cAH, cN … špin ní, chlazení Design Odborné útvary
CFD výpo ty
Vyhodnocení a výpov Návrh opat ení pro spln ní cíl
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - nástroje ení 1:4 Aerodynamické koeficienty cW, cAV, cAH, cN … špin ní, chlazení Design Odborné útvary
CFD výpo ty
Vyhodnocení a výpov
ení 1:1
Návrh opat ení pro spln ní cíl
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - nástroje ení 1:4 Aerodynamické koeficienty cW, cAV, cAH, cN … špin ní, chlazení Design Odborné útvary
CFD výpo ty
Vyhodnocení a výpov
ení 1:1
Návrh opat ení pro spln ní cíl
Jízdní zkoušky
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu – CFD
Odborné útvary
Design
Scan
Nastavení výpo tu
Objemová Sí Zm ny
Úpravy
CAD data
Povrchová Sí
Výpo et CFD
Zpráva + Návrh opat ení
Vyhodnocení
Simulace proud ní na 3D modelu
íprava 3D modelu Vyhlazení, spojení dat, podvozku a karoserie Tvorba sít ve zkoumaném prostoru, prismatické vrstvy
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
Volba parametr proud ní, definice okrajových podmínek, sledování konvergence Postprocessing, vizualizace fyz. parametr
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu – dosahování cíl
–
+
–
Designový stav
+
Zlepšení cW dle CFD
Ov ení p i m ení 1:1
Ov ení p i m ení 1:4
odpor, stabilita, špin ní INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu – motorový prostor, chlazení Dimenzování vstupních otvor
Simulace proud ní - motorový prostor
Optimalizace kanálu k p ídavnému chladi i
Koncept
1.BS
2.BS
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
proud ní pod vozem chlazení brzd 23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - špin ní Špin ní bo ního skla - déš
Špin ní vozu - sníh
innost stírací soustavy
odpor, stabilita, špin ní INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - validace VALIDACE výpo
:
1:4
1:1
Serie
CFD
ZKOUŠKA
Aerodynamické koeficienty, chlazení, špin ní
• Minimální etnost validací je ke statutárním výpo m k milník m s fyzickým vozem • Mezi milníky není v tšinou pot eba validací, je však vhodné ov it výsledky na TT • NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vn jší aerodynamika vozu - validace MILNÍK
asová osa
FIX dat design OP+PP + SOLVER z EDCH DCE
geom.
CFD
… …
design
okraj.+po . podm.
geom.
OK
CFD p epo et zm na met. výpo tu +test robusnosti
zkouška
SKxxx
NEok
další použití v projektu
MILNÍK FIX dat design
SKyyy
OP+PP + SOLVER z EDCH DCE
geom.
CFD zkouška
… …
design geom.
okraj.+po . podm. CFD p epo et
zm na met. výpo tu NEok +test robusnosti
• Minimální etnost validací je ke statutárním výpo m k milník m s fyzickým vozem • Mezi milníky není v tšinou pot eba validací, je však vhodné ov it výsledky na TT • NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
OK
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní proud ní (CFD) J. Ota Škoda Auto TF/1 – Technické výpo ty a aerodynamika 23.10.2009 J. Klimeš a kol. TF/1 Tento materiál vznikl jako sou ást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpo tem R.
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - p ehled
Cíle: • bezpe nost, kvalita a homologace • klima-komfort pasažér • efektivní sou innost systém , inovativní ešení Prost edky : CFD výpo ty (predikce, optimalizace), zkoušky Základní sledované oblasti: • defrost (odmražení) • defog (odmlžení, vyh ívání) • klimatizování (ofukování, zchlazování) • solární zatížení • vyplachování, odv trávání
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - proces CFD v pr
hu vývoje vozidla: asová osa vývoje vozidla PR1
PR0
Inovace
podpora DESIGNU
Výb r vhodných inovacích
SOP
PR2
podpora KONSTRUKCE Optimalizovaný stav
CFD hodnocení návrh a výb r vhodných variant
CFD výpo ty ení, zkoušky DEFROST
kontury ledu na p edním skle
1.návrh
mezistav optimalizace
Finální stav 17.min
17.min
asová osa vývoje vozidla
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu – režimy distribuce Režimy distribuce: symbolika
… OFUKOVÁNÍ +
… DEFROST (ST EDNÍ ofukova e vypnuty)
… NOHY +
+
… DEFOG (ST EDNÍ ofukova e vypnuty)
CFD model Foto interiéru INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - koncept
varianta 1
Posouzení koncep ních zm n
Integrovány do ofukova
varianta 2 Na p ístrojové desce
Umíst ní bo ních defrost Cíle bo ních defrost : - zajišt ní viditelnosti es výhledovou plochu zrcátka pro všechna nastavení ofukova
kontury tání ledu na skle
kontury tání ledu na skle
Výrazné ovlivn ní proud ním z bo ních ofukova (interakce 2 proud )
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu – defrost, defog vod • Bezpe nost • homologace vozidla • identifikace rizikových míst
DEFROST
optimalizovaný
17.min kontury ledu na p edním skle
(s distribucí na nohy)
DEFOG
základní stav
• Bezpe nost • identifikace rizikových míst • proud ní v oblasti nohou • klimakomfort - vyh ívání UŽIVATELSKY NEJ AST JŠÍ REŽIM
Teplotní pole v oblasti nohou idi e (pohled od motoru) volant
pravá noha
levá noha
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
ez X
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - klimatizování
(zchlazování, ofukování)
Klimatizování
vod • klima-komfort • distribuce vzduchu • sm rování ofukova • vypln nost ofukova • vyplachování interiéru • aero-hluky • minimalizace tlakových ztrát • rozvážení hmotnostních tok jednotlivými ofukova i • cílené zm ny charakteru proud ní
základní stav
optimalizovaný
Sm rování ofukova
Optimalizace geometrie – vypln nost ofukova
• PMV – st ední tepelný pocit • DR – obt žování pr vanem
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu – solární zatížení interiéru
Solární zatížení interiéru
vod
Výpo etní STAV
ení
• Koncep ní návrhy skel pro snížení solárního zatížení (fyzikální parametry, rozm ry) • Ov ení použitých materiál v interiéru vozidla • Sledované parametry • maximální dosažená teplota na jednotlivých dílech • dlouhodobé zatížení jednotlivých díl
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - validace VALIDACE výpo
:
12.5 Min
10.0 Min
7.5 Min
CFD
ZKOUŠKA
DEFROST
• Minimální etnost validací je ke statutárním výpo m k milník m s fyzickým vozem • Mezi milníky není v tšinou pot eba validací, je však vhodné ov it výsledky na TT • NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) Vnit ní aerodynamika vozu - validace MILNÍK
asová osa
FIX dat design OP+PP + SOLVER z EDCH DCE
geom.
CFD
… …
design
okraj.+po . podm.
geom.
OK
CFD p epo et zm na met. výpo tu +test robusnosti
zkouška
SKxxx
NEok
další použití v projektu
MILNÍK FIX dat design
SKyyy
OP+PP + SOLVER z EDCH DCE
geom.
CFD zkouška
… …
design geom.
okraj.+po . podm. CFD p epo et
zm na met. výpo tu NEok +test robusnosti
• Minimální etnost validací je ke statutárním výpo m k milník m s fyzickým vozem • Mezi milníky není v tšinou pot eba validací, je však vhodné ov it výsledky na TT • NUTNÁ VALIDACE na SÉRIOVÉM voze
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
OK
23.10.2009
Aerodynamika vozu, vnit ní a vn jší proud ní (CFD) kuji za pozornost … dotazy?
INVESTICE DO ROZVOJE VZD LÁVÁNÍ
23.10.2009
