Analyse der Einflussfaktoren auf die Abweichung zwischen CFD und Fahrversuch bei der Bestimmung des Luftwiderstands von Nutzfahrzeugen mit Fokus auf den Ventilationswiderstand von Nfz-Rädern

Die aerodynamische Entwicklung von Nutzfahrzeugen erfolgt in der Regel im Windkanal und mithilfe numerischer Strömungssimulation. Dabei werden die rotatorischen aerodynamischen Verluste der Räder vernachlässigt. Der Grund dafür ist, dass keine geeigneten 1:1 Windkanäle existieren, die die Messung der aerodynamischen Kräfte an den Nfz-Rädern unter realitätsnahen Bedingungen ermöglichen. Zudem werden Nfz-Räder üblicherweise aufgrund ihrer geschlossenen Felgen als aerodynamisch unkritisch betrachtet, sodass deren Modellierung in der herkömmlichen Strömungssimulation stark vereinfacht wird. Der aerodynamische Rotationswiderstand der Räder am Nutzfahrzeug, auch Ventilationswiderstand genannt, wird jedoch im Fahrversuch implizit gemessen. Durch die Untersuchungen des vorliegenden Forschungsprojektes konnte die Größenordnung des Ventilationswiderstands von Nfz-Rädern und dessen Beitrag auf den gesamten Luftwiderstandsbeiwert eines realen Sattelzugs aufgezeigt werden. Ferner wurde dieser als relevanter Einflussfaktor für die Abweichung der Ergebnisse zwischen CFD und Fahrversuch identifiziert. Die Berücksichtigung und Analyse des Ventilationswiderstands in der numerischen Strömungssimulation sorgt folglich für eine substanzielle Reduktion der Abweichung zwischen dem numerisch berechneten und dem im Fahrversuch ermittelten Luftwiderstandsbeiwerts eines schweren Nutzfahrzeugs.