Grundlagen und Beispiele der Prozesssimulation

Zusammenfassung

Die Gestaltung, Optimierung und Anpassung thermodynamischer Prozesse im Kraftfahrzeug, für alle gegebenen Fahrzustände und Umgebungsbedingungen betreffen sowohl den Antrieb als auch die Klimatisierung, einschließlich Elektromotoren und Batterien sowie den Wärmetausch über die Karosserie und die Dämpfungs- und Federungssysteme.

Die Komplexität und die Variabilität der Prozesse in solchen Funktionsmodulen für moderne Kraftfahrzeuge zwingen zur Erweiterung der Gestaltung und der experimentellen Untersuchung mit einer akkuraten numerischen Simulation. Der Ablauf der Modellierung mittels numerischer Simulation verläuft über vier Hauptstationen: Problemstellung, mathematische Formulierung, Diskretisierung und numerische Lösung. Diese Stationen werden anhand konkreter, anschaulicher Beispiele aus der Kraftfahrzeugtechnik dargestellt.

Als Beispiele für die Simulation solcher Vorgänge werden die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum eines Kolbenmotors mit anschließender Bildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, die Verbrennung eines solchen Gemisches mit Bildung von Schadstoffen, ein gesamter Motorprozess von Ladungswechsel, Kraftstoffdirekteinspritzung und Gemischbildung bis hin zur Verbrennung und die Vorgänge in einem Kühlmittelkreislauf im Kraftfahrzeug dargestellt.