Masterarbeit: Digitaler Zwilling eines Fahrzeugs in STAR CCM+ zur thermischen CFD Analyse

25.02.2024, Abschlussarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten

Optimierung eines CFD-Simulations-Modells in STAR CCM+ zur thermischen Bewertung hochautomatisierte Fahrzeuginnenräume

Ausgangssituation:

Aktuelle Trends wie die Elektromobilität und das hochautomatisierte Fahren erfordern neue, flexible und energieeffiziente Ansätze für die Klimatisierung. Die CFD-Simulationsmethodik ermöglicht eine zeit- und kosteneffiziente Untersuchung einer Vielzahl von Konzepten.

In Bezug auf die Fahrzeugklimatisierung ist der thermische Komfort eine definierte Kenngröße, um als objektives Bewertungsmaß die Abstimmmung des Klimatisierungskonzeptes auf Kundenbedürfnisse zu überprüfen. Üblicherweise findet die messtechnische Bestimmung des thermischen Komforts im Rahmen von kosten und zeitintensiven Versuchsfahrten im sogenannten Klimawindkanal (KWK) statt. Da ein Großteil des Produktentwicklungsprozesses computergestützt und ohne physische Prototypen stattfindet, ist diese experimentelle Überprüfung der Kundenanforderungen erst zu einer späten Phase des Entwicklungsprozesses möglich. Aufgrund der Neuartigkeit künftiger Klimatisierungskonzepte ist es jedoch erforderlich, den thermischen Komfort bereits ab einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses als objektiven Auslegungsfaktor der HVAC zu berücksichtigen. In dieser Phase bildet eine simulationsgestützte Methode zur Bewertung des thermischen Komforts eine zeit- und kosteneffiziente Alternative zu Versuchen, um flexible und energieeffiziente Klimatisierungskonzepte zu überprüfen. Zudem ist der Vergleich zu aktuellen HVAC Konzepten im Rahmen einer Simulation mit vergleichsweise geringem Aufwand realisierbar.


Ziel:

Im Rahmen der Studienarbeit wird ein physischer Klimaprüfstand am LfE als ein Innenraummodell mit einem Komfortmodell kombiniert. Die Innenraumklimatisierung wird durch ein CFD Modell in STAR CCM+ abgebildet und der Insassenkomfort wird durch ein Komfortmodell an verschiedenen Körperpunkten objektiv gemessen und evaluiert. Ziel ist es, durch die Simulation gezielter Szenarien (unterschiedliche Ausströmerpositionierung, schwankende Wärmeströme, Sitzpositionen, etc.) abzubilden und den thermischen Insassenkomfort zu beurteilen und ggf. zu verbessern.


Deine Aufgaben:

Weiterentwicklung des Komfortmodells in STAR CCM+ auf Basis der Strahlung und der Konvektion
Modellierung und Simulation verschiedener Innenraumspezifikationen (CATIA und STAR CCM+)
Validierung am Prüfstand und Bewertung des Thermokomforts mittels Realversuche an einem Fahrzeug sowie Testen mittels VR / AR
Ausblickende Diskussion zur thermischen Modellierung und Reduzierung der Klimatisierungsenergie


Voraussetzungen:

Hohe Auffassungsgabe und Lernwilligkeit
Grundlegende Kenntnisse der Elektromobilität und Thermodynamik
Gute bis sehr gute Kenntnisse in STAR CCM+ bzw. ähnliche CFD Umgebungen
Gute bis sehr gute Kenntnisse in CATIA bzw. ähnliche CAD Software

Kontakt: manuel.kipp@tum.de

Mehr Information

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