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Ein Kaleidoskop an Simulationsmöglichkeiten
SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT Ein Kaleidoskop an Simulationsmöglichkeiten SIMULATION TOOLS STEIGENDER SIMULATIONSBEDARF AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ Die Herausforderung, im Verlauf des gesamten Produktentwicklungszyklus Zeit und Kosten einzusparen, erzeugt einen zunehmenden Bedarf, physische Prototypen durch virtuelle im Sinne des Frontloadings zu ersetzen. Die enorme Bandbreite verschiedenster Variablen in modernen Antriebsstrangsystemen und die in zunehmendem Maße berücksichtigte Wechselwirkung aller Fahrzeugkomponenten wollen in der effizientesten Weise gemeistert werden. Die Ingenieure sehen sich heute mit einer großen Anzahl anspruchsvoller Entwicklungs- und Simulationsaufgaben konfrontiert, die mehr als nur „gute Software“ erfordern. Die einzigartige Leistungsfähigkeit von AVL Advanced Simulation Technologies ergibt sich aus der systemischen Verknüpfung einzelner Simulationsergebnisse mit integrierten mehrdimensionalen Simulationsplattformen auf der Grundlage des fundierten Ingenieurwissens der AVL. Diese Simulationsplattformen realisieren die Kernaufgaben der Antriebsstrangentwicklung. Ein geschlossener Messkreislauf ermöglicht eine besonders frühzeitige Verifizierung von Testdaten und eine signifikante Reduzierung des Testaufwandes. TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 198 UNSERE STÄRKEN HELFEN IHNEN, ENTWICKLUNGSKOSTEN UND ZEIT ZU SPAREN •Geringe Fehleranfälligkeit, einfache Anwendung und die Vollständigkeit physikalischer Modelle, die es ermöglichen, die Simulation als ein „Frontloading“-Entwicklungstool einzusetzen •Außergewöhnlich zuverlässige und praktische Simulationslösungen, die Entwicklungsprobleme mit höchster Genauigkeit lösen •Simulationslösungen, die sich auf die Konstruktion von Antriebssträngen konzentrieren und darum für die Entwicklungsteams problemorientierte Lösungen für Modellerstellung und Ergebnis präsentation bieten •Erfahrene Vor-Ort-Support- und Simulationsteams unterstützen Ihre globalen Entwicklungsaktivitäten INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON ANTRIEBSSYSTEMEN – ENGE VERBINDUNG VON SIMULATION UND TESTSYSTEMEN AVL SIMULATIONSABLÄUFE WÄHREND DES GESAMTEN … Die einzigartige Stärke von AVL ist die Kombination und Integration von AVL Software-Tools, Anwendungen von Drittanbietern sowie Test- und Analyseverfahren zu durchgängigen Simulationsabläufen, die den Anwender bis zu den technischen Praxislösungen führen. … PRODUKTENTWICKLUNGSPROZESSES Die Simulationsabläufe der AVL widmen sich Anwendungsaufgaben, die sämtliche Aspekte des Produktentwicklungsprozesses erfassen. Die enorme Komplexität dieser Aufgaben wird auf der Grundlage von fundiertem Ingenieurwissen zu mehrdimensionalen Simulationsplattformen gebündelt. / 199 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ TESTING TOOLS AVL BOOST™ MARKTTRENDS UND DIE ANTWORT VON AVL Der Automobilmarkt verlangt von den heutigen Fahrzeugen geringen Kraftstoffverbrauch, hohen Fahrgastkomfort und die Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten. Die Fähigkeit, die Mehrzahl dieser Forderungen erfüllen zu können, wird in hohem Maße durch den Verbrennungsmotor beeinflusst. Diese idealisierten Ziele stehen oft im Widerspruch zueinander, was sich beispielsweise im fortwährenden Zielkonflikt zwischen hoher Leistung und geringem Kraftstoffverbrauch zeigt. Um die vom Fahrzeug vorgegebenen Kernspezifikationen zu erfüllen, müssen die Motorkonstrukteure Dutzende, wenn nicht gar Hunderte von Motorparametern gegeneinander abwägen. Der Einsatz von Simulationstools, sei es rein simulatorisch oder als Kombination von Simulation und Hardware-Test in der Prüfstandsumgebung (Hardware-in-theLoop), ist unverzichtbar. AVL BOOST™ ist ein hochentwickeltes und durchgängig integriertes Simulationstool für virtuelle Motoren mit optional einfachen oder komplexen Modellen für eine genaue Prognose von Motorleistung, Akustik und der Wirksamkeit von Abgasnachbehandlungssystemen. AVL BOOST™ unterstützt die Motorenentwicklung in einer solchen Weise, dass für ein bestimmtes CUSTOMER SERVICES / 200 Fahrzeugkonzept das erforderliche Drehmoment und die gewünschte Leistung in Kombination mit optimiertem Schadstoffausstoß, Kraftstoffverbrauch und Fahrgastkomfort (Akustik und Lastwechselreaktionen) errechnet werden. DIE STÄRKEN VON AVL BOOST™ AVL BOOST™ – das etablierte Simulationstool für virtuelle Motoren mit realitätsnahen Simulationsmodellen • Verbrennung und Schadstoffentwicklung im Zylinder • Abgasnachbehandlung • Akustische Analyse • Antriebsstrang-Know-how unterstützt die SoftwareEntwicklung • Spezialisierte Anwenderschnittstelle für Motoringenieure • Einheitliche 1D- und 3D-Abgasnachbehandlungssimulation in AVL BOOST™, AVL FIRE™ und AVL CRUISE™ • Konstruktion, Test und Software unter einem Dach • Support durch erfahrene Ingenieure aus lokalen AVL Zweigstellen auf der ganzen Welt INTEGRIERTE LÖSUNGEN MIT AVL BOOST™ AVL BOOST™ – AVL FIRE™ AVL BOOST™ ermöglicht das dreidimensionale Modellieren sämtlicher Details von Ansaug- oder Auslasskrümmern, indem die 1D-Strömungsanalyse mit der 3D CFD Software AVL FIRE™ verknüpft wird. Dies erlaubt eine zeit- und kosteneffektive Optimierung wichtiger Elemente wie zum Beispiel dem Einlasssammler im Hinblick auf die optimale EGR-Beimischung oder den motornahen Katalysator in Bezug auf Gleichmäßigkeit, Aufwärmung und Katalysierung. AVL BOOST™ – AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ ist ein Software-Paket für Fahrzeugsimulationen, das in der Regel Motordiagramme für Leistungs- und Emissionsdaten verwendet. Eine direkte Anbindung an ein Motormodell von Mehrzonen-Verbrennungsmodell in AVL BOOST™ AVL BOOST™ ermöglicht eine noch höhere Genauigkeit, speziell für die Analyse transienter Zustände. GCA – GASWECHSEL- UND VERBRENNUNGSANALYSE Obgleich die heutigen Motorenprüfstände mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet sind, lassen sich bestimmte wichtige Leistungs- und Verbrennungsparameter wie zum Beispiel die Restgaskonzentration, der volumetrische Liefergrad, die Spülung oder der Fanggrad nicht direkt messen. Dieses Problem wird durch GCA gelöst. GCA integriert AVL BOOST™ in die Prüfstandsumgebungen AVL IndiCom™ und AVL CONCERTO™ der AVL. Diese Integration verhilft den Ingenieuren zu entscheidenden Erkenntnissen für ihre Entwicklungsaufgaben. AVL BOOST™ Modell 6 Zylinder Bi-Turbo Ottomotor / 201 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL CRUISE™ MARKTTRENDS UND DIE ANTWORT VON AVL Kosten- und Zeitdruck in der Fahrzeugentwicklung erfordern hochflexible Simulationssysteme. Die mit diesen Tools entworfenen Modelle müssen ihren Zweck während der gesamten Dauer der Produktentwicklung erfüllen, damit das ursprüngliche Konzept ungeachtet der Antriebsstrang-Topologie nicht unter dem Gewicht der entwicklungs- Finden des perfekten Gleichgewichts, um Vorgaben zu erreichen technischen Zielkonflikte und Kompromisse zusammenbricht. Die zunehmende Komplexität hochentwickelter Fahrzeugkonzepte erfordert die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Teams, da der Erfolg von Tools für die Simulation auf Fahrzeugebene von der Kommunikation zwischen den einzelnen Teams abhängt und die Einheitlichkeit des Modell- und Datenmanagements gewährleistet sein muss. Die Ressourcen für die zeit- und kostenintensive Entwicklung, Validierung und Wartung von Tools für die Simulation auf Fahrzeugebene sind oft schwer zu rechtfertigen, dennoch werden umfangreiche Tools benötigt, um die produktdefinierenden Attribute wie Kraftstoffökonomie, Emissionen, Leistung und Fahrbarkeit mit einem optimierten Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erreichen. EINHEITLICHE SIMULATIONSMODELLE UND ANWENDUNGSFOKUSSIERTE ARBEITSABLÄUFE AVL CRUISE™ unterstützt die täglichen Aufgaben bei der Analyse von Fahrzeugsystemen und Antriebssträngen während aller Entwicklungsphasen von der Konzeptplanung bis zur Markteinführung und sogar darüber hinaus. Der Anwendungsbereich erstreckt sich von konventionellen Antriebssträngen bis hin zu hochentwickelten HEV-Systemen. TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 202 AVL CRUISE™ bietet einen gestrafften Arbeitsablauf für alle Arten der Parameteroptimierung und des Komponentenabgleichs und führt den Anwender zu praktikablen Lösungen. Durch seine strukturierten Schnittstellen und sein hochentwickeltes Datenmanagement hat sich AVL CRUISE™ als ein Datenkommunikations- und Integrationstool für verschiedene Teams bei führenden OEMs und ihren Zulieferern etabliert. Dies ermöglicht eine einheitliche Zieldefinition und die Rückverfolgbarkeit der Entscheidungen, die zur Erreichung der besten Gesamtresultate für das entwickelte Produkt getroffen wurden. DIE STÄRKEN VON AVL CRUISE™ •Realistische Modellierung von Fahrzeugsystemen – unabhängig von ihrer Topologie – mit vollständigen Modellen der Fahrzeugkomponenten und skalierbarer Realitätstreue •Integration aller für die Simulation des Fahrzeugsystems erforderlichen Analyseaufgaben und Arbeitsabläufe •Intelligentes und einheitliches Datenmanagement für alle Teams, Anwendungen und Arbeitsabläufe •AVL CRUISE™ wurde in Zusammenarbeit mit OEMs entwickelt, die an der Konstruktion von Fahrzeugen und Antriebssträngen der neuesten Generation beteiligt sind; AVL CRUISE™ basiert auf dem umfang reichen Expertenwissen dieser Unternehmen • Effiziente Simulation sämtlicher Antriebsstrangkonzepte von einfach bis hochkomplex • Durchführung aller Tests in Bezug auf Kraftstoffökonomie, Schadstoffausstoß und Leistung in einem Zug mit demselben Fahrzeugmodell • Hybridisierung konventioneller Fahrzeuge mit wenigen Mausklicks • Erforschung neuer Getriebekonzepte wie zum Beispiel automatisierter manueller Getriebe (AMT) und Doppelkupplungsgetriebe (DCT) • Bewältigung umfangreicher Parameteroptimierungen und Komponentenabgleichungen mit DoE-Funktionen • Grafische Darstellung der Energie- und Kraftflüsse im gesamten Antriebsstrang / 203 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ Multidisziplinäres Fahrzeugmodell AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL CRUISE™ M EINFÜHRUNG AVL CRUISE™ M ist eine multidisziplinäre Systemsimulations-Plattform für Fahrzeuge und dient speziell der modellbasierten Systementwicklung. Diese erlaubt eine Durchgängigkeit von komplexen echtzeitfähigen Modellen wie zum Beispiel von Motor, Antriebsstrang, Kühlkreisläufen, Abgasnachbehandlung sowie von elektrischen Netzwerken und Kontroll-Systemen. Der numerische Solver, zugeschnitten auf effiziente multiphysikalische Systemsimulation von Fahrzeugen, ist mit einem flexiblen Modellierungsansatz für unterschiedliche Detaillierungsgrade kombiniert und offen für die Anbindung externer Programme sowie diverser Schnittstellenstandards (FMI). TESTING TOOLS AVL CRUISE™ M wird im gesamten Entwicklungsprozess eingesetzt, da sowohl Komponenten als auch das Gesamtsystem abgebildet werden können. Dadurch können neben der traditionellen Analyse von Kraft- CUSTOMER SERVICES / 204 stoffeffizienz, Emission und Leistung auch Bewertungen von Wärme- und Energiemanagement des gesamten Fahrzeugs vorgenommen werden. FUNKTIONSENTWICKLUNG UND KALIBRIERUNG AVL CRUISE™ M Engine ist ein wesentliches Element des gesamten multidisziplinären und modellbasierten Entwicklungsansatzes von AVL CRUISE™ M. Dieses Modul ermöglicht eine echtzeitbasierte Motorsimulation und kann durchgängig im gesamten Fahrzeugentwicklungszyklus genutzt werden. Skalierbare Modellierungstiefen basierend auf empirischen, semi-empirischen und physikalischen Ansätzen bieten eine einzigartige Lösung zur Erstellung von Motor modellen, welche die Anforderungen der modellbasierenden Kalibrierung bestens erfüllt. Dies gewährleistet konsistente, vergleichbare und reproduzierbare Tests, noch bevor die Hardware verfügbar ist. Somit wird das Risiko durch fehlende kritische Betriebsbedingungen bereits in frühen Entwicklungsphasen gesenkt und die Effizienz erhöht. Durch die Integration der semi- physikalischen Module für die Simulation von Zylinder und Abgasnachbehandlungssystem von AVL CRUISE™ M MOBEO, wird ein automatisierter Motor kalibrierungsprozess für alle Fahrzeugtypen ermöglicht. Dies wird unterstützt durch umfassende Erfahrung auf dem Gebiet der Antriebsstrangentwicklung. AVL CRUISE™ M unterstützt die Kalibrierungs- und Testaufgaben von MiL über SiL bis HiL verfügbar für eine breite Im Büro … Palette führender RT-Plattformen. Damit erreicht man reale Bedingungen ohne tatsächliches Risiko für Fahrer und Ausrüstung. ENTWICKLUNG VON FAHRZEUG-ENERGIEMANAGEMENTSYSTEMEN AVL CRUISE™ M bietet eine Simulationsumgebung für die Entwicklung von effektiven thermischen Managementsystemen sowie den dazugehörigen Kontrollstrategien, welche eine umfassende Berücksichti gung des gesamten Antriebsstrangs benötigen. AVL CRUISE™ M Flow ist das thermische Bindeglied der einzelnen Module eines Antriebsstrangs, welches die Berechnung der Kühlung oder Aufheizung relevanter Komponenten ermöglicht und so zur Reduzierung thermischer Verluste und der Optimierung des Gesamtwirkungsgrades beiträgt. Damit können bereits sehr früh im Entwicklungsprozess kritische thermische Bedingungen erkannt werden und Schäden an funktionskritischen Komponenten des Antriebsstrangs vermieden werden. Zusätzlich ist eine durch den Benutzer erweiterbare Datenbank mit zahlreichen Feststoffen, Ölen und Kühlmitteln integriert. Die modulare Systemintegration mit anderen AVL CRUISE™ M Domänen ermöglicht eine realistische Interaktion und Entwicklung eines Energiemanagements für das gesamte Fahrzeug. … am HiL … … und am Prüfstand. Simulate Anywhere. AVL CRUISE™ M / 205 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL EXCITE™ MARKTTRENDS UND DIE ANTWORT VON AVL REALITÄTSNAHE SYSTEMSIMULATION Die AVL EXCITE™ Produktfamilie besteht aus marktführenden Simulationstools zur Beurteilung von Akustik und Festigkeit von Antriebssträngen. Die Entwicklungsingenieure sehen sich in zunehmendem Maße mit Zielkonflikten konfrontiert. Während die Anforderungen an Festigkeit, Haltbarkeit und Geräuschminderung steigen, sind andererseits Zeit- und Kostensenkungen zu erzielen. Diese Herausforderung kann nur mithilfe effizienter Simulations- und Berechnungstools gemeistert werden. Die zu untersuchenden Komponenten, Teilsysteme und Modelle gesamter Antriebseinheiten können in der Modellierungstiefe der Phase im Entwicklungsprozess angepasst werden. Damit kann entsprechend der Aufgabenstellung ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Simulationsaufwand und Genauigkeit erreicht werden. Diese Tools müssen während der Konzeptanalyse so realitätsnah wie möglich sein und im Laufe der nachfolgenden Entwicklungsphasen immer genauer werden, um die Ingenieure bei der Entwicklung qualitativ hochwertiger Produkte bei immer kürzeren Entwicklungszeiten zu geringeren Kosten optimal zu unterstützen. DIE AVL LÖSUNG TESTING TOOLS AVL entwickelt ergänzende Simulationswerkzeuge für die Berechnung von individuellen Komponenten, Submodellen und Gesamtsystemen. CUSTOMER SERVICES / 206 INTEGRIERTES ENTWICKLUNGS-KNOW-HOW Mit der langjährigen Erfahrung im Bereich der Motorenentwicklung sind die Simulationslösungen von AVL in hohem Maße anwendungsorientiert und erzielen mit genauen und validierten mathematischen Modellen besonders realitätsnahe Berechnungsergebnisse. ENGE VERBINDUNG VON SIMULATION UND TEST Mit Ergebnisdaten des AVL EXCITE™ Designers kann die Belastungsmaschine (Elektromotor) eines Getriebeprüfstands die torsionalen Schwingungen eines Verbrennungsmotors reproduzieren. Das unterstützt Kunden dabei, während der Testphase Zeit und Kosten zu sparen. AVL EXCITE™ TOOLS FÜR DIE BERECHNUNG VON DYNAMIK, FESTIGKEIT UND AKUSTIK AVL EXCITE™ POWER UNIT ist das marktführende Tool für die Berechnung der Dynamik, Festigkeit und Akustik von Verbrennungsmotoren und Antriebssystemen. Hochgenaue Modelle für Gleitkontakte ermöglichen eine detaillierte Analyse lokaler hydrodynamischer Phänomene in Gleitlagern sowie beim Kontakt zwischen Kolben und Laufbuchse. AVL EXCITE™ DESIGNER verwendet analytische Methoden für eine schnelle Auslegung und Optimierung von Kurbelwellen und Antriebssträngen in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses. AVL EXCITE™ TIMING DRIVE gewährleistet verlässliche Ergebnisse für alle Arten von Ventil- und Steuer trieben. AVL EXCITE™ Timing Drive umfasst den Workflow von der kinematischen Auslegung des Nockenprofils, der Berechnung des dynamischen Verhaltens des Einzelventiltriebs bis zu kompletten Steuertrieben, angetrieben über Zahnräder, Ketten oder Riemen. AVL EXCITE™ PISTON & RINGS ist mit detaillierten Ergebnissen zu Ringdynamik, Zwischen ringdrücken, Blow-by und Schmierölverbrauch ein effizientes Tool zur Auslegung und Optimierung von Kolbenringen. AVL EXCITE™ ACOUSTICS ist ein neues Tool zur Berechnung der Schallabstrahlung von vibrierenden Strukturen wie z. B. Antriebsaggregaten. Ein einzigartiger, automatisierter Workflow zur Erstellung des akustischen Modells ausgehend vom unveränderten FE-Model der abstrahlenden Struktur und die Verwendung der Wave Based Technique ermöglichen die Berechnung des Luftschalls mit kurzer Durchlaufzeit vom Modell bis zum Ergebnis. DIE STÄRKEN VON AVL EXCITE™ •Zuverlässige und optimierte Solver für kurze Berechnungszeiten AVL EXCITE™ – Dynamik, Festigkeit und Akustik von Motoren und Antriebssträngen •Parametrisierte Simulationsmodelle unterstützen die einfache Variation von Konstruktionsparametern •User Interface mit kombinierter 2D-Blockmodellierung und 3D-Ansicht für einfache und schnelle Modellerstellung •Anpassbare GUI mit anwenderdefinierbaren Templates •Integrierte Standard-Workflows zur Analyse von Kurbelwellenfestigkeit und NVH, welche um anwender spezifische Workflows erweitert werden können •Automatisierte Standardreport-Erstellung, vom Anwender erweiterbar • Design-Explorer – integriertes Tool für DoE und Optimierung • Schnittstellen zu Standard-CAE-Software (FE, Optimierung, Matlab), API Interface für nahtlose Integration in bestehende CAE-Umgebung DER NUTZEN FÜR DIE KUNDEN • Einheitliche Simulationsumgebung für alle Phasen des Motorentwicklungsprozesses und Berechnungsaufgaben • Basierend auf mehr als 60 Jahren Erfahrung als führender Berater für Motorund Antriebsstrangentwicklung • Weltweit kompetenter Kundensupport mit erfahrenen Ingenieuren in der Motorberechnung / 207 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL FIRE™ MARKTTRENDS UND DIE ANTWORT VON AVL Für die Automobilbranche liegt der Schwerpunkt weiterhin auf der Bereitstellung von qualitativ hochwertigen, leistungsstarken Produkten mit gesteigertem Komfort. Zusätzliche Zielgrößen sind umweltfreundlicher Betrieb und umweltverträgliche Herstellung sowie deutlich gesteigerte Effizienz. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind Entwicklungswerkzeuge nötig, die eine genaue Wiedergabe komplexer Systeme in der virtuellen Welt erlauben. Die ständig wachsende Zahl von Konstruktionsparametern in traditionellen und alternativen Antriebssystemen führt dazu, dass frühzeitige Konzeptanalysen immer wichtiger werden. Dreidimensionale computergestützte Strömungssimulation kann hier einen wesentlichen Beitrag liefern. Dank jahrelanger sorgfältiger Entwicklung erfüllt die 3D-CFD-Software AVL FIRE™ die dafür notwendigen Voraussetzungen. AVL FIRE™ wird täglich von Hunderten Ingenieuren genutzt, um genaue Ergebnisse zuverlässig und schnell zu erzielen. Wer AVL FIRE™ nutzt, trifft Konstruktionsentscheidungen früher und mit größerem Vertrauen in ihre Richtigkeit. AVL FIRE™ wird überwiegend von Forschern und Entwicklungsingenieuren in den Bereichen Verbrennungsmotor und Antriebsstrangentwicklung genutzt und ist in die jeweiligen spezifischen Produktentwicklungsprozesse integriert. AVL FIRE™ ermöglicht es den Ingenieuren, Qualität und Nutzen neuer Konzepte und Produkte zu überprüfen, noch bevor der Prototyp gebaut wird. Dadurch werden Entwicklungszyklen verkürzt und Kosten gesenkt, selbst wenn die Anzahl und Komplexität der zu bewältigenden Aufgaben signifikant zunimmt. DIE AVL LÖSUNG AVL FIRE™ ist das führende Simulationsprogramm im Bereich der Analyse von Verbrennungsmotoren. Es ist auf die genaue Prognose des Gaswechsels, der Gemischbildung und der Verbrennungsprozesse in Motoren sowie des Schadstoffausstoßes und der Abgasnachbehandlung spezialisiert. 1. REALITÄTSNAHE SYSTEMSIMULATION Die Gesamtumgebung und die einzelnen Komponenten von AVL FIRE™ ermöglichen es, das System in jeder Phase des Entwicklungsprozesses anzuwenden. Die große Bandbreite an verfügbaren Modellen erlaubt es den Anwendern, Simulationsaufwand und gewünschte Präzision sinnvoll gegeneinander abzuwägen. TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 208 2. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON ANTRIEBSSYSTEMEN Die Simulationswerkzeuge von AVL werden auf einzigartige Weise durch eine mehr als sechzigjährige Erfahrung in der Motorenentwicklung unterstützt. Auch die Ingenieure in der AVL Motorenentwicklung nutzen AVL FIRE™ täglich im Rahmen ihrer Arbeit und gewähren dabei unserem Software-Team unschätzbare Einblicke in aktuelle und künftige Anforderungen. 3. ENGE VERBINDUNG VON SIMULATION UND TESTSYSTEMEN Die virtuelle Analyse motorischer Phänomene mit AVL FIRE™ verkürzt die Entwicklungszeiten und senkt die Kosten. Neue Techniken wie zum Beispiel die Verknüpfung mit Optimierungstools erlauben die Untersuchung einer größeren Zahl von Konstruktionsvarianten. Das Ergebnis ist ein zuverlässigerer Prototyp am Prüfstand, der zielführende Tests, kürzere Entwicklungszeiten und ein höherwertiges Endprodukt ermöglicht. DIE STÄRKEN VON AVL FIRE™ • AVL FIRE™ arbeitet mit automatisierter Gittertechnologie für arbiträr-komplexe Geometrien, die eine Vielzahl beweglicher, willkürlich komplexer Teile enthalten; dadurch verkürzt sich die Zeit für die Modellerstellung drastisch • AVL FIRE™ erbringt dank umfassend validierter chemischer und physikalischer Modelle verlässliche und genaue Ergebnisse. • AVL FIRE™ bietet ein konsistentes Set physikalischer und chemischer Modelle geeignet zur Simulation verschiedenster Aufgabenstellungen im Bereich Strömungsdynamik – speziell solcher mit Bezug zu verbrennungsmotorischen Prozessen • AVL FIRE™ bietet eine offene Softwarestruktur, die es Anwendern ermöglicht, das Werkzeug auf ihre Bedürfnisse anzupassen • AVL FIRE™ bietet einzigartige Modelle und Möglichkeiten, um physikalische und chemische Prozesse in Abgasnachbehandlungssystemen detailgetreu zu simulieren DER NUTZEN FÜR DIE KUNDEN • AVL FIRE™ ist speziell auf die Anforderungen von Forschern und Entwicklungsingenieuren im Automobilbereich abgestimmt • AVL FIRE™ ist flexibel, sodass die Anwender die Komplexität der Modellgestaltung anpassen und die Software in ihre CAx-Umgebung integrieren können • AVL FIRE™ ist ein bewährtes Tool, das täglich bei der Motorenentwicklung von AVL sowie von Hunderten Kunden auf der ganzen Welt verwendet wird • Die Rechenmodelle von AVL FIRE™ werden in den eigenen Forschungseinrichtungen und durch Partnerschaften mit führenden Technologiezentren auf der ganzen Welt kontinuierlich validiert, weiterentwickelt und optimiert / 209 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL FIRE™ M AUS PROBLEMEN WERDEN ERFOLGSGESCHICHTEN AVL FIRE™ M ist ein neuartiges Simulationswerkzeug für das Erstellen, Ausführen und Analysieren von Standard CFD Modellen. Es bietet zahlreiche neue Funktionen für Pre-Processing, Hauptprogramm und Post-Processing und wird als erste AVL FIRE™ Version in den AVL Simulation Desktop (SDT) eingebunden. Dieser bietet eine hochfunktionelle grafische Benutzeroberfläche (GUI) sowie ein gemeinsames Projektund Datenmanagement für alle Simulationswerkzeuge von AVL Advanced Simulation Technologies. Dadurch können Informationen auf einfache Weise ausgetauscht und Simulationsaufgaben interdisziplinär abgewickelt werden. AVL FIRE™ M bietet eine automatisierte Modellierung von komplexesten Geometrien mit polyedrischen Zellen. Zusätzlich werden Werkzeuge zur interaktiven Erstellung von blockstrukturierten Berechnungsgittern bereitgestellt. Erweiterte Hauptprogrammfunktionen ermöglichen die Erzeugung von Multi-DomainModellen. Dies ist besonders nutzbringend, wenn neben herkömmlichen Strömungsproblemen auch Wärmeübergang und Temperaturänderung in angrenzenden Strukturbauteilen berechnet werden sollen. Ein weiteres Highlight der Diskretisierung mehrerer Domains in nur einem Vernetzungsschritt TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 210 Kühlungsströmung durch einen thermisch belasteten Zylinderkopf GUI mit umfangreicher Funktionalität neuen AVL FIRE™ Version ist die Möglichkeit, Materialeigenschaften mithilfe der umfassenden AST Property Database rasch und auf einfache Weise einzelnen Domänen zuzuordnen. Die Auswertung der Simulationsergebnisse erfolgt im neuen AST Post-Processor, mit dem zwei- und dreidimensionale Berechnungsdaten interaktiv und auf Basis von Vorlagen visualisiert und analysiert werden können. Der Post-Processor bietet auch Funktionen zur Erzeugung von Animationen, Videos und 3D-PDF-Dateien, um den Entwickler bei der Erkennung und Interpretation der Ursachen und Wirkungen transienter Strömungsphänomene zu unterstützen. Die Erstellung von anwendungsspezifischer Ergebnisdokumentation ist automatisiert möglich. Damit verkürzen sich auch die für Modellerzeugung, Berechnung und Ergebnisauswertung erforderlichen Zeiten beträchtlich. Im Produktentwicklungsprozess steht somit mehr Zeit für die Erstellung und Untersuchung von Designvarianten zur Verfügung. TYPISCHE SIMULATIONSAUFGABEN Zu typischen Simulationsaufgaben für AVL FIRE™ M standard während der Entwicklung und Optimierung von Komponenten des Antriebsstranges zählen: • Ein- und Auslasskanäle • Einlass- und Abgaskrümmer sowie Verrohrungen im Ansaug- und Abgassystem • Komponenten von Belüftungs- und Air-Conditioning-Systemen • Interne und externe Aerodynamik • Kühlsysteme • Turbolader • Wärmeübergang und thermische Belastung von Strukturbauteilen DER NUTZEN FÜR DIE KUNDEN Die Benutzerfreundlichkeit der Software und der hohe Automatisierungsgrad bieten außerdem einer großen Anzahl von potenziellen Nutzern einen leichten Zugang zu CFD und somit zu den Vorteilen eines simulationsgetriebenen Entwicklungsprozesses. / 211 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS Wirbelstrom in Gasturbinenbrennkammer TESTING EQUIPMENT SIMULATION TOOLS AVL BOOST™ AVL CRUISE™ AVL CRUISE™ M AVL EXCITE™ AVL FIRE™ AVL FIRE™ M AVL TABKIN™ AVL TABKIN™ MARKTTRENDS UND DIE ANTWORT VON AVL DIE AVL LÖSUNG Die Reduktion der Rohemissionen, ohne Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades, ist eine der größten Herausforderungen in der Motorenentwicklung. Genauere CFD-Simulationen, bei gleich zeitig reduzierter CPU-Zeit, würden der Industrie eine bessere Aus legung der Motorsoftware und -hardware ermöglichen. Ein Schlüsselfaktor für prädiktivere Simulationen ist eine detaillierte Beschreibung der Chemie des Kraftstoffs. Mit traditionellen Methoden würde diese jedoch eher zu signifikant steigenden Berechnungszeiten führen, die sogar den Projektrahmen sprengen könnten. AVL TABKIN™ berechnet die Chemie der Verbrennung auf Basis selbst extrem komplexer Mechanismen äußerst effizient, bevor die eigentliche CFD- Rechnung beginnt. Das Ergebnis wird in Tabellen gespeichert und zu gegebenem Zeitpunkt in eine laufende CFD-Rechnung eingebracht. Diese Technologie erlaubt die Verwendung der derzeit detailliertesten Reaktionskinetik in CFD-Rechnungen ohne geplante Projektdurchlaufzeiten zu gefährden. AVL TABKIN™ ist standardmäßig mit AVL FIRE™ gekoppelt, kann aber mit vielen anderen gängigen CFD-Codes verwendet werden. Dieselverbrennung in der frühen Phase TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 212 Beispiel einer von AVL TABKIN™ erzeugten Tabelle DIE STÄRKEN VON AVL TABKIN™ AVL TABKIN™ spiegelt ein Jahrzehnt an Erfahrungen in der Anwendung tabellierter Chemie für Verbrennungssimulation wider. Der Modellierungsansatz wird heute höchst erfolgreich in der Entwicklung von Diesel- und Benzinmotoren eingesetzt. Ebenso erlaubt die Technologie, unkonventionelle Konzepte wie Niedertemperaturbrennverfahren (Low Temperature Combustion, LTC), homogene und vorgemischte Kompressionszündung (Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI und Premixed Charge Compression Ignition, PCCI) und Dual-Fuel-Konzepte wie die reaktionskontrollierte Kompressionszündung (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) oder Diesel-gezündete Gasverbrennung zu simulieren. All diese Konzepte sind stark von der chemischen Kinetik getrieben und können mit AVL TABKIN™ präzise modelliert werden. • AVL TABKIN™ reduziert die Dauer von CFD-Verbrennungssimulationen mit komplexer Reaktionskinetik signifikant. • AVL TABKIN™ verbessert die Vorhersagekraft von CFD-Verbrennungssimulation durch eine genauere Beschreibung des turbulenten Verbrennungsprozesses und die Verwendung detaillierter Treibstoffchemie. DIE SCHNITTSTELLEN VON AVL TABKIN™ DER NUTZEN FÜR DIE KUNDEN Die von AVL TABKIN™ erzeugten Tabellen können: • vom AVL TABKIN™ FGMModell direkt zur Simulation der Verbrennung verwendet werden. Das FGM-Modell ist direkt in AVL FIRE™ integriert und als sogenannte Userdefined Function für weitere CFD-Codes verfügbar. • als zusätzliche Eingabe für andere Verbrennungsmodelle verwendet werden. In diesem Fall produziert AVL TABKIN™ Tabellen im nativen Format des zu verwendenden CFDCodes. • Schnellere und aussagekräftigere CFD-Verbrennungssimulation • Reduktion der Zahl der Prototypen und kürzere Produktentwicklungszeiten • Reduzierung der Dauer und der Kosten von CFDSimulationen und Projektdurchlaufzeiten / 213
