25. Juni 2013

Lexikon Aerodynamik Von Aeroakustik, Cw-Wert bis zum Windkanal

Der Vision EfficientDynamics wird im BMW-Windkanal getestet.
Der Vision EfficientDynamics wird im BMW-Windkanal getestet. © BMW

Die Aerodynamik nimmt bei den Autoherstellern an Bedeutung zu. Im Überblick ein paar Begriffe, die die Technik prägen.




Das Gebiet der Aerodynamik fällt recht komplex aus. Im folgenden ein kurzer Überblick über die wichtigsten Begriffe.


Aeroakustik:

Gegenwind erzeugt Geräusche und selbst bei bester Aerodynamik sind sie nicht zu vermeiden. Die Aeroakustik beschäftigt sich mit deren Entstehung sowie Ausbreitung und Reduzierung.

Aerodynamik:

Die Aerodynamik ist ein Untergebiet der Strömungslehre, auch Fluiddynamik genannt. Neben dem Flugzeugbau und dem Bauingenieurswesen spielt die Aerodynamik im Fahrzeugbau eine wichtige Rolle. Hierbei werden alle Prozesse, die bei Um- und Durchströmung eines Fahrzeugs ablaufen, untersucht.

Aerodynamische Effizienz:

Hierbei wird geschaut, wie der Anteil des Luftwiderstandes an den Fahrwiderständen mit zunehmender Geschwindigkeit gesenkt werden kann. Selbst die Senkung des Cw-Wertes um ein Tausendstel bringt je nach Geschwindigkeit eine Kraftstoffreduktion bis zu 0,4 Litern auf 100 Kilometern ein.

Cw-Wert:

Die Mercedes S-Klasse kommt auf einen Cw-Wert von 0,24.
Die Mercedes S-Klasse kommt auf einen Cw-Wert von 0,24. © Mercedes

Auch Luftwiderstandsbeiwert genannt. Bei der Berechnung des Luftwiderstandes eines Fahrzeugs ist der Cw-Wert eine Variable, bei der auch Geschwindigkeit und Stirnfläche des Wagens miteinbezogen werden müssen. Je geringer der Cw-Wert ausfällt, umso größer ist die aerodynamische Formgüte des Fahrzeugs, umso geringer fällt der Verbrauch aus. Mit einem Cw-Wert von 0,22 stellt der Mercedes CLA derzeit die Bestmarke.

Die Formel CW wird übrigens nur im Deutschen verwendet, wobei das w für Widerstand steht. Im Englischen werden die Formeln Cd oder Cx verwendet.

Luftwiderstand:

Der Luftwiderstand ist ein Maß für die Effizienz eines Fahrzeugs im Wind. Er nimmt quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit zu und setzt sich aus Cw-Wert, Stirnfläche und Luftdichte zusammen.

Stirnfläche:

Als Stirnfläche wird die Fläche bezeichnet, die der Schatten des Pkw in Längsrichtung wirft. Während die Schattenfläche früher auf einem durchsichtigen Schirm abgezeichnet und dann berechnet wurde, wird die Stirnfläche heute per Laserlicht abgezeichnet.

Strömungssimulation:

Mit Hilfe der Strömungssimulation wurde am SL ein ein cw-Wert von 0.27 erreicht.
Mit Hilfe der Strömungssimulation wurde am SL ein ein cw-Wert von 0.27 erreicht. © Mercedes

Bevor ein Bauteil eines Fahrzeugs im Windkanal getestet wird, greift die sogenannte numerische Strömungssimulation, die in verschiedenen Methoden ausgeführt wird. Mit der Finite-Volumen-Methode wird ein aus rund 60 Millionen Hexaedern ein Volumen-Netz gebildet, in dem sich die Fahrt im virtuellen Windkanal simulieren lässt.

Verstellbare Kühlerjalousie:

Wenn beim Kühlmodul des Motors kein besonderer Luftbedarf besteht, kann der Luftwiderstand durch eine kreisförmige Lamellen-Jalousie verbessert werden, in dem die Jalousie geschlossen wird.

Windkanal:

Neuer Aeroakustik-Windkanal von Mercedes in Sindelfingen.
Neuer Aeroakustik-Windkanal von Mercedes in Sindelfingen. © Mercedes

Im Windkanal werden die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften des Fahrzeugs geprüft. Da die Kosten für den Bau eines Windkanals sehr hoch sind, kommt häufig die Methode der numerischen Strömungssimulation zum Einsatz. Mercedes hatte im Jahr 1943 als erster Automobilhersteller über einen Windkanal verfügt. Mitte 2013 wird in Sindelfingen ein neuer Windkanal eingeweiht, dessen Gebläse eine Windgeschwindigkeit von bis zu 265 km/h erreicht. (AG)



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