Aerodynamik von Hochleistungsfahrzeugen. Gliederung.
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- Jonas Otto
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1 WS10/11 Folie 10.1 Gliederung. 1. Einführung (Typen, Rennserien) 2. Aerodynamische Grundlagen 3. Aerodynamik und Fahrleistung 4. Entwicklung im Windkanal 5. Entwicklung mit CFD 6. Flügelelemente 7. Fahrzeugfront / -heck, Unterboden und Diffusor 8. Motorfrischluft / -kühlung, Bremsenkühlung 9. Leitbleche, Rad-/Radhaus 10. Rekord-/ und Serienfahrzeuge
2 WS10/11 Folie 10.2 FIA Landgeschwindigkeits-Rekorde. 4 Fahrzeugkategorien: a) Spezialautomobile mit Verbrennungsmotor. b) Serienautomobile mit Verbrennungsmotor. c) Fahrzeuge nach Artikel 13. darunter: Automobil: 4 Räder nicht in einer Linie mit ständigen Bodenkontakt, mind. 2 zur Steuerung, mind. 2 angetrieben. Spezialfahrzeug: 4 Räder nicht in einer Linie mit ständigen Bodenkontakt. d) Drag Racing Cars. Untergruppen nach Antriebsart. Unterklassen nach Hubraum bzw. Gewicht. Für Geschwindigkeitsrekorde bis 1 M (außer 1/8 und 1/4 M) darf die Strecke nicht mehr als 1% Gefälle haben und muss innerhalb von 60 min in beide Richtungen durchfahren werden.
3 WS10/11 Folie 10.3 FIA Landgeschwindigkeits-Rekorde.
4 WS10/11 Folie 10.4 Historische FIA Landgeschwindigkeits-Rekorde. Datum Ort Name Fahrzeug Antrieb mph (1km) km/h (1km) mph (1Meile) km/h (1Meile) Bemerkung Achères, Frankreich Camille Jenatzy CITA No 25, La Jamais Contente Elektro Erster Rekord über 100 km/h Ormond Beach, USA Fred Marriott Stanley Rocket Racer Dampf Erster über 200 km/h Daytona Beach, USA Henry Segrave Sunbeam 1000 hp Slug VB Daytona Beach, USA Malcolm Campbell Campbell Napier Railton Blue Bird VB Bonneville Salt Flats, USA George E. T. Eyston Thunderbolt VB Bonneville Salt Flats, USA Gary Gabelich Blue Flame Rakete Erster über 1000 km/h; Rekord stand 13. Jahre Bonneville Salt Flats, USA Stan Barrett Budweiser Rocket Car Rakete max: (Radarmessung; Ma 1.011?) geschätzt: kein FIA Rekord Black Rock Desert, USA Richard Noble Thrust2 Strahltriebwerk Rekord stand 13 Jahre Black Rock Desert, USA Andy Green ThrustSSC Turbofan Erstes Durchbrechen der Schallmauer (Mach 1.016)
5 WS10/11 Folie 10.5 Wellenwiderstand. C W, Profil C W, Blue Flame Ma
6 WS10/11 Folie 10.6 Schallausbreitung. U = 0 U = 0,5a U U = a U =2 a U U Ut
7 WS10/11 Folie 10.7 Verdichtungsstoß. Schräger Verdichtungsstoß an einer im Überschall angeströmten konkaven Ecke. Unstetige Verringerung der Geschwindigkeit. Druck, Dichte und Temperatur steigen an.
8 WS10/11 Folie 10.8 Verdichtungsstoß. Lage der Verdichtungsstöße und Geschwindigkeitsverteilung an einem Profil bei 2 Anstellwinkel.
9 WS10/11 Folie 10.9 Lavaldüse. Im Überschall ist zur weiteren Beschleunigung eine Querschnittserweiterung notwendig! Gerader Verdichtungsstoß in einer Düse. Unstetige Verringerung der Geschwindigkeit bis in den Unterschall. Druck, Dichte und Temperatur steigen an.
10 WS10/11 Folie Flächenregel. µ Verlustbehaftete Verdichtungsstöße und somit der Wellenwiderstand können minimiert werden, wenn der Querschnittsverlauf a) im Transschall senkrecht zur Strömungsrichtung. b) im Überschall unter dem Mach schen Winkel zur Anströmung. einen möglichst glatten Verlauf hat.
11 WS10/11 Folie Flächenregel. Flächenregel bei Trans- und Überschall 1) Ohne Einschnürung des Rumpfes 2) Mit Einschnürung des Rumpfes (ausgelegt für Ma = 1) 3) Mit Einschnürung des Rumpfes (ausgelegt für Ma = 1,2)
12 WS10/11 Folie Triebwerkseinlauf.
13 WS10/11 Folie Triebwerkseinlauf.
14 Vorlesung: Hochleistungs WS10/11 Folie Thrust SSC.
15 WS10/11 Folie Thrust SSC.
16 WS10/11 Folie Thrust SSC.
17 WS10/11 Folie Thrust SSC.
18 WS10/11 Folie Thrust SSC.
19 WS10/11 Folie Thrust SSC.
20 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Weltrekord für dieselgetriebene Landfahrzeuge ,092 mph 563,418 km/h
21 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 1 Flächenregel angewendet auf Fahrzeug
22 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 1 Flächenregel angewendet auf Unterbodenströmung
23 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 1 U = 160 m/s; A = 1,15m 2 C W = 0,19 C AV = 0,062 C AH = 0,037
24 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 1 Räder zu exponiert (40 % C W ) Strömungsabriss im Diffusor Stumpfe Nase
25 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 2 U = 160 m/s; A = 0,92m 2 C W = 0,161 C AV = -0,106 C AH = -0,135
26 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 2 Rädnachläufe reduziert.
27 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 2: Sensitivitäten Ma [-] Schiebewinkel, β [ ] Höhenstand, h [mm] Nickwinkel, β [ ]
28 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 3: Radstandsänderung U = 160 m/s; A = 0,88m 2 C W = 0,213 C AV = -0,126 C AH = -0,157
29 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 4: Modell mit allen Luftein- und -auslässen.
30 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 4: U = 160 m/s; A = 0,90m 2 C W = 0,170 C AV = -0,062 C AH = -0,067 Radumströmung nochmals verbessert.
31 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 4: Untersuchung der Lufteinlässe und des Abgasstromes Stabilität 160 m/s, A=0,9m 2 C W C AV C AH C S C Mx C Mz 3 Schräganströmung 0,168-0,042-0,048 0,248-0,024 0,008 3 Schiebewinkel 0,168-0,042-0,049 0,250-0,024 0, Schiebewinkel 0,138 0,129 0,118 0,848-0,078-0,007
32 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Optimierung der Radhäuser
33 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Optimierung der Radhäuser für Phase 5
34 WS10/11 Folie JCB Dieselmax. Phase 5 U = 160 m/s; A = 0,90m 2 C W = 0,153 C AV = -0,071 C AH = -0, m/s, A=0,9m 2 C W C AV C AH C S C Mx C Mz 3 Schräganströmung 0,150-0,088-0,078 0,245-0,027 0, mm Höhenstand 0,151-0,087-0, mm Höhe, hinten 0,146-0,068-0,
35 WS10/11 Folie Weitere Projekte. Spirit of America; Rekordversuche von C.Breedlove (Konkurrent von Thrust SSC); verkauft an Steve Fossett (verstorben 2007) Fossett LSR; Projektfortgang offen North American Eagle (Ed Shadle); Ziel: Weltrekord mit 800mph
36 Vorlesung: Hochleistungs WS10/11 Folie Weitere Projekte. Aussie Invader; (R. McGlashan) Ziel: Weltrekord mit 1000mph Bloodhound SSC (R.Noble, A.Green); Ziel: Weltrekord mit 1000mph
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