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BMW-Aerodynamik-Motorrad-HdT_07_07_2010

  1. 1. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 1 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Outline Aerodynamic Process Simulation Process Validation Examples Application Examples Conclusion Die Aerodynamikentwicklung eines Rennmotorrades der Superbike-Klasse. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 1 Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün BMW Group Haus der Technik München, 07.-08. Juli 2010
  2. 2. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 2 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.  Aerodynamik-Entwicklungsprozess  Schwerpunkte der Aerodynamik Entwicklung  Konzeptuntersuchungen  Rennsportentwicklung Überblick.
  3. 3. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 3 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Aerodynamik Entwicklungsprozess. Initialphase Konzeptphase Serienentwicklung CFD • Untersuchung und Bewertung von Konzepten • Proportionsfindung • Ideengenerierung • Definition von aerodynamischen Fahrzeugeigenschaften • Untersuchung und Optimierung auf Basis von CAD- und Designmodellen Windkanal • Widerstand, Auftrieb • Windschutz • Aeroakustischen Eigenschaften • Detailoptimierung und Erarbeitung von Maßnahmen zur Erreichung der aerodynamischen Zielsetzung Fahrversuch • Wind- und Wetterschutz • Fahrerwärmebeaufschlagung • Aeroakustische Eigenschaften • Fahrzeug- und Fahrerverschmutzung • Seitenwindverhalten Rennsportentwicklung 65 % 30% 5%
  4. 4. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 4 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Schwerpunkte / Ziele in der Serienentwicklung. Zielgrößen: • Luftwiderstand • Auftrieb • Wind-/Wetterschutz • Fahrzeugkühlung • Fahrerwärmebeaufschlagung • Akustischer Fahrkomfort • Fahrzeugverschmutzung Zieldefinition: Auf Niveau der Wettbewerber oder besser. Benchmark für S1000RR: Suzuki GSX-R 1000* CX A: 0,31 m² CZv A: 0,14 m² CZh A: -0,08 m² * Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position
  5. 5. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 5 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Konzeptuntersuchungen. Konzept Design FunktionKosten
  6. 6. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 6 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Konzeptuntersuchungen Kühlung. Untersuchung von Kühlkonzepten unter Berücksichtigung verschiedener Fahrwerkskonfigurationen. Als zielführend erwies sich ein konventioneller Trapezkühler und der Einsatz einer Telegabel. U-Kühler schräg gestellte Trapezkühler Rechteckkühler
  7. 7. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 7 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Konzeptuntersuchungen Ram-Air. Leistungssteigerung durch Ausnutzung des dynamischen Druckes Erhöhung des Totaldruckes in der Airbox um 600 Pa 1 kW Leistungssteigerung. Für den oben dargestellten Ansaugkanal ergibt sich bei 280 km/h eine Leistungssteigerung von ca. 4 kW. Gitter Horizontale Stege Vertikale Stege 100000 100500 101000 101500 102000 102500 103000 103500 104000 TotaldruckverlaufAnsaugkanal Stat. Druck der freien Anströmung Pa Dyn. Druck bei 280 km/h ptot = 1350 Pa
  8. 8. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 8 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Konzeptuntersuchungen im Windkanal.
  9. 9. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 9 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Konzeptuntersuchungen im Windkanal.
  10. 10. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 10 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Ergebnis der Konzeptphase. CAD-DatenCAD + Design-Daten Simulationsmodell
  11. 11. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 11 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. -0,020 -0,015 -0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0 0,5 1 1,5 2 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 CxA (Verteilung) CxA (Integral) Widerstandsverteilung. Die roten Balken repräsentieren die Kräfte für den jeweiligen Bereich. Die Integration der einzelnen Bereiche über die Fahrzeuglänge ergibt den Gesamtwiderstand (blaue Linie).
  12. 12. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 12 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Auftriebsverteilung. -0.1070.139 Resultierende Kraftwirkungslinie -0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010 0,03 0,23 0,43 0,63 0,83 1,03 1,23 1,43 0,00 0,10 0,20 0,30 CxA(z) Verteilung CxA(z) Integral -0,002 -0,001 -0,000 0,0005 0,0015 0,0025 -0,0080 -0,0060 -0,0040 -0,0020 0,0000 0,0020 0,0040 0,0060 0,0080 Cz(x)-Verteilung Cz(x)-Integral
  13. 13. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 13 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Wettbewerb. .24 .25 .26 .27 .28 .29 .30 .31 .32 .33 .34 .35 .23 CXA Honda CBR 1000 RR Yamaha R1Suzuki GSX-R 1000 Kawasaki ZX-10 R Durch- schnitt Supersport .36 BMW S1000RR Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position
  14. 14. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 14 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Aerodynamik Entwicklungsprozess. Serienentwicklung CFD / Windkanal / Fahrversuch • Kompromisslose Fahrzeugoptimierung auf niedrigsten CXA-Wert • Berücksichtigung spezieller Anforderungen für den Renneinsatz • Motorkühlung • Bremsenkühlung • Windschutz individuell auf Fahrer und Rennstrecke abgestimmt Rennsportentwicklung Serienentwicklung
  15. 15. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 15 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Schwerpunkte in der Rennsportentwicklung. Zielgrößen Serienentwicklung Rennsport Luftwiderstand   Auftrieb   Fahrzeugkühlung   Windschutz   Wetterschutz   Fahrer-Wärmebeaufschlagung   Akustischer Fahrkomfort   Verschmutzung  
  16. 16. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 16 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Serienmotorrad vs. Rennmotorrad. Reglement der Superbike Weltmeisterschaft •Seriennahe Rennsportklasse •Motorradsilhouette muss erhalten bleiben •Änderung von Verkleidungsteilen nur bedingt erlaubt (Windschild, Vorderradkotflügel) •Motorspoiler muss Betriebsflüssigkeiten auffangen können •Frei wählbare Abgasanlage – kein KAT •Entfernung nicht benötigter Bauteile (Spiegel, Blinker, Lüfter, usw.)
  17. 17. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 17 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Modifikationen am WM-Superbike.
  18. 18. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 18 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Windschilduntersuchungen. Werte beziehen sich auf CFD-Berechnungen mit Fahrer/Dummy in liegender Position CXA: -3% CXA: - CXA: -4% CXA: -2%
  19. 19. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 19 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Wettbewerb. * Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position .24 .25 .26 .27 .28 .29 .30 .31 .32 .33 .34 .35 .23 CXA Honda CBR 1000 RR Yamaha R1Suzuki GSX-R 1000 Kawasaki ZX-10 R Durch- schnitt Supersport .36 BMW S1000RR Superbike BMW S1000RR
  20. 20. BMW Group Gerhard Hofer Dr. Norbert Grün München 07.07.2010 Seite 20 Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes. Aerodynamischer Einfluss. Vmax Berechnung inklusive mechanischem Wirkungsgrad und Rollwiderstand

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