Untersuchung des instationären Nachlaufgebietes eines generischen Sattelzuges unter verschiedenen Randbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Oliver Paschereit
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235211755

Die gegenwärtige Gesetzgebung und Anforderungen im Hinblick auf reduzierte Emissionen und Treibstoffverbrauch stellen anspruchsvolle Herausforderungen für die Fahrzeugindustrie dar. Einen signifikanten Anteil der Emissionen ist großen Lastkraftwagen anzurechnen. Bei konstanten Geschwindigkeiten wird ein großer Teil des Treibstoffes verbraucht, um den aerodynamischen Widerstand des Fahrzeuges zu überwinden. Dieser stammt hauptsächlich vom Nachlaufgebiet am stumpfen Heck. Daher bietet diese Region das größte Potential den Gesamtwiderstand des LKWs zu verringern. In den letzten Jahren haben einige geometrische Veränderungen und die Entwicklung von Anbauteilen zur Widerstandsreduktion beigetragen. Viele dieser Forschungsprojekte zur Strömungskontrolle betrachten jedoch nur den integralen Effekt, ohne die zu Grunde liegenden Mechanismen im Detail zu untersuchen. Des Weiteren hat die Erforschung des Nachlaufgebietes des LKWs ohne Strömungskontrolle bisher nur wenig Aufmerksamkeit erfahren. Diese Region ist strömungsmechanisch sehr komplex und wird von hochgradig turbulenten, instationären Strukturen dominiert, dessen Untersuchung eine Herausforderung in der Aerodynamik stumpfer Körper darstellt. Es existiert nur unzureichendes Wissen über die dreidimensionale und zeitabhängige Interaktion dieser Strukturen. Zusätzlich spielt vor allem bei Landfahrzeugen der Bodeneffekt eine wichtige Rolle. Viele Studien betrachten einen stationären Boden oder in wenigen Fällen ein bewegtes Band welche die Randbedingungen eines bewegten Fahrzeuges auf einer Straße nur unzureichend simulieren. Die unterschiedlichen Randbedingungen wurden bisher noch nicht ausreichend verglichen. Außerdem variieren dokumentierte Studien signifikant in Reynoldszahl, dessen Effekt oft nicht angemessen berücksichtigt wird. In Anbetracht der Bedeutung dieses Themas für Wissenschaft und Industrie beabsichtigt dieses Projekt einige dieser Forschungslücken zu schließen. Der Nachlauf eines generischen LKW Modells wird in drei unterschiedlichen Versuchsanlagen unter verschiedenen experimentellen Randbedingungen und über eine breite Spanne von Reynoldszahlen untersucht. In einem Windkanal an der TU Berlin wird der Bodeneffekt mit einem stationären Boden simuliert, wohingegen ein Windkanal am Chalmers Institute of Technology (Schweden) einen bewegten Boden bietet. Die dritte Versuchsanlage ist ein Wasserschleppkanal an der TU Berlin, um die Effekte eines bewegten Modells über stationärem Boden zu untersuchen. Zeitaufgelöste Messungen im Nachlauf des Modells werden analysiert und zwischen den drei Versuchsanlagen verglichen. Das erweiterte Wissen über den Zusammenhang zwischen Strömungsfeld und Heckflächendruck wird eine wichtige Grundlage für passive und aktive Strömungskontrollmethoden bieten. Für das vorgeschlagene Projekt wird die intensive Grundlagenuntersuchung der Anwendung von angemessenen Heckklappengeometrien in Verbindung mit aktiver Strömungskontrolle durch fluidische Oszillatoren dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden, USA
• Großgeräte: Underwater PIV housing with cameras
• Gerätegruppe: 8860 Geschwindigkeitsmeßgeräte (außer 047, 053, 192 und 244)
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Lennart Löfdahl; Dr.-Ing. Christian Nayeri; Professor Dr. Israel Wygnanski