Für die effektive numerische Berechnung von Strömungsphänomenen im frühen Entwicklungsprozess wurde methodisch das Zusammenwirken verschiedener Berechnungstools hinsichtlich der Berechnungsdauer und Güte auf handelsüblichen Desktoprechnern untersucht. Dabei ist die Skalierbarkeit der Berechnungsmodelle auf unterschiedliche geometrische Skalen sowie die Umsetzungsmöglichkeit der Berechnung kombinierter Fluidphasen essenziell.
Für die Umsetzung wurden erste Grundlagenuntersuchungen an einfachen Geometrien experimentell und virtuell durchgeführt sowie die Ergebnisse gegenübergestellt. Daraus konnten Anforderungen abgeleitet und bereits im Ausschlussverfahren für das Projekt ungeeignete Software detektiert werden.
Weiterhin wurden die Simulationsparameter, aufbauend auf den Grundlagenuntersuchungen, an die komplexen Geometrien von Bauteilen/Baugruppen bis hin zum Viertelfahrzeug angepasst. Somit konnten für die jeweiligen Berechnungstools die Stärken hinsichtlich der Anforderungen an die Geometrie und die physikalischen Randbedingungen abgeleitet werden.
Anschließend wurde eine Software entwickelt, welche automatisiert Ergebnisse unterschiedlicher Softwarelösungen und geometrischer Skalen verarbeitet, interpoliert und anschließend auf gewählten Schnittstellen bereitstellt. Somit lassen sich die effektivsten Berechnungsmethoden miteinander verknüpfen.
Zudem konnte im Laufe der Bearbeitungszeit eine Software (PreonLab) zum Einsatz kommen, welche hinreichend genau und dennoch zeitlich effektiv komplexe Strömungsphänomene berechnen kann.
Im Zuge der Projektbearbeitung konnten somit Anforderungen als auch Randbedingungen für die numerische Berechnung komplexer Strömungsphänomene am Gesamtfahrzeug beschrieben werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Diesel-hybride Antriebssysteme für Triebwagen können den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen auf nicht elektrifizierten Strecken gegenüber konventionellen Dieseltriebwagen deutlich reduzieren. Die Auslegung solcher Antriebssysteme erfordert den Einsatz von Simulation und experimentellen Methoden. Für die Validierung wird eine Vorgehensweise entwickelt, die es erlaubt, einzelne Antriebseinheiten nacheinander auf dem Prüfstand zu validieren. Diesel-hybrid propulsion systems for railcars are able to reduce fuel consumption and emissions in relation to conventional diesel railcars. To design such a propulsion system requires the use of simulation and experimental methods. A validation procedure is developed, that enables to test the propulsion system in several smaller tests with single powertrains.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Als Erweiterung der klassischen DoE (Design of Experiments) plant die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte routenbasierte Versuchsplanung (R-DoE) nicht einzelne Messpunkte, sondern die gesamte Einstellroute für eine automatisierte Messung am Prüfstand. Der entwickelte R-DoE Algorithmus berechnet diese Einstellroute, aus deren Messwerten stationäre datengetriebene Simulationsmodelle erstellt werden können, wobei neben einer möglichst kurzen Messdauer auch zusätzliche Anforderungen des Anwenders (z.B. betriebspunktabhängige Prognosegüten) und a priori Wissen (z.B. Randbedingungen des Systems) berücksichtigt werden. So ist eine Einstellroute die Lösung eines Mehrgrößen-Optimierungsproblems, die mit Hilfe eines Evolutionären Algorithmus gefunden wird.
Das R-DoE Verfahren mit dem entwickelten Algorithmus wird anhand praktischer Beispiele erklärt. Eine reale Validierungsmessung zeigt für die mit dem R-DoE Algorithmus optimierte Einstellroute im Vergleich zu einer per klassischer DoE geplanten Messung eine um 40% reduzierte Messdauer bei gleicher Prognosegüte. So kann das R-DoE Verfahren zur Erweiterung und Effizienzverbesserung der DoE-Verfahren beitragen.
Aktualisiert: 2020-06-05
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