bmw-aerodynamik-motorrad-hdt_07_07_2010

BMW GroupGerhard HoferDr. Norbert GrünMünchen07.07.2010Seite 1

Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.

Outline

AerodynamicProcess

SimulationProcess

ValidationExamples

ApplicationExamples

Conclusion

Die Aerodynamikentwicklung eines Rennmotorrades der Superbike-Klasse.


Gerhard HoferDr. Norbert GrünBMW Group

Haus der TechnikMünchen, 07.-08. Juli 2010



Aerodynamik-Entwicklungsprozess

Schwerpunkte der Aerodynamik Entwicklung

Konzeptuntersuchungen

Rennsportentwicklung

Überblick.



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


65 % 30% 5%



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



Konzeptuntersuchungen.

Konzept

Design

FunktionKosten



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 TrapezkühlerRechteckkühler



Konzeptuntersuchungen Ram-Air.

Leistungssteigerung durch Ausnutzung des dynamischen Druckes

Erhöhung des Totaldruckes in der Airbox um 600 Pa 1 kWLeistungssteigerung. 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

Totaldruckverlauf Ansaugkanal

Stat. Druck der freien Anströmung

Pa

Dyn. Druck bei 280 km/h

ptot = 1350 Pa



Konzeptuntersuchungen im Windkanal.



Ergebnis der Konzeptphase.

CAD-DatenCAD + Design-Daten Simulationsmodell



-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

0,35CxA (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).



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

-0,0025

-0,0015

-0,0005

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


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



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


Serienentwicklung



Schwerpunkte in der Rennsportentwicklung.

Zielgrößen Serienentwicklung Rennsport

Luftwiderstand

Auftrieb

Fahrzeugkühlung

Windschutz

Wetterschutz

Fahrer-Wärmebeaufschlagung

Akustischer Fahrkomfort

Verschmutzung



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.)



Modifikationen am WM-Superbike.



Windschilduntersuchungen.

Werte beziehen sich auf CFD-Berechnungen mit Fahrer/Dummy in liegender Position

CXA: -3%

CXA:-

CXA: -4%

CXA: -2%


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



Aerodynamischer Einfluss.

Vmax Berechnung inklusive mechanischem Wirkungsgrad und Rollwiderstand

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