CFD – Computational Fluid Dynamics

CFD ist die computerunterstützte Berechnung der Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics kurz CFD). Die Technologie ist bei der Fahrzeugentwicklung nicht mehr wegzudenken. Ein wesentlicher Teil davon findet mit Hilfe von Simulationen am Computer statt.

CFD-Strömungsberechnungen sind vor allem bei Rennwagen von besonderer Bedeutung. Die fortschreitende Digitalisierung hat das Design von Rennfahrzeugen nachhaltig verändert. Bereits am Computer können die Ingenieure die vielversprechendsten Lösungen für bestimmte Bauteile identifizieren.

Foto: CFD-Simulation am Monitor
Aerodynamiker
bei einer CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics). Foto: BMW

Am Computer spielen die Aerodynamik-Experten die Auswirkungen von Veränderungen an den einzelnen Anbauteilen des jeweiligen Fahrzeugs durch – noch bevor die einzelne Komponente überhaupt gebaut wird. Dafür wird das Modell in ein Netz aus 500 Millionen dreidimensionaler Zellen zerlegt, durch die in der Berechnung virtuell Luft hindurchströmt. Jede dieser Zellen lässt sich auch einzeln betrachten. Für die Kalkulation eines halben Fahrzeugs kommen bis zu 600 Rechner zum Einsatz, die damit je nach Art der Simulation nahezu einen vollen Tag beschäftigt sind. Ein halbes Auto deshalb, weil sich der Luftstrom beim Geradeausfahren auf der anderen Seite des Fahrzeugs genauso verhält, das spart Zeit und Rechenleistung.

Grafik: Radkappen in der CFD-Simulation
Visualisierung der Luftwirbel bei einem Autorad.

Um die errechneten Werte interpretieren zu können, setzen die Autohersteller erfahrene Aerodynamiker zum Einsatz. Bei aller Qualität der CFD-Simulation ist die fachliche Expertise der Aero-Experten noch immer ein entscheidender Faktor, um die richtigen Schlüsse aus den Ergebnissen zu ziehen. Erst nach der genauen Analyse von Druckverteilung, Strömungslinien und vielen weiteren Details kann der Aerodynamiker eine genaue Empfehlung abgeben, welche Veränderungen an den Komponenten vorgenommen werden sollen. Hat sich das Teil schließlich in der Simulation bewährt, werden Variationen davon am 60-Prozent-Modell im Windkanal weiteren Tests unterzogen. Die computergestützte Strömungssimulation steht damit nicht in Konkurrenz zur Arbeit im Windkanal, sondern ergänzt sie.

Grafik:
Strömungs-Simulation bei einem Rennwagen. Foto: BMW

Beitrag zuletzt aktualisiert am 1. April 2017

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