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Konzeptionierung und Entwicklung der Heckflügelkomponente eines Drag Reduction Systems (DRS) für straßenzugelassene GT-Fahrzeuge : B04/19

Title data

Bock, Timo:
Konzeptionierung und Entwicklung der Heckflügelkomponente eines Drag Reduction Systems (DRS) für straßenzugelassene GT-Fahrzeuge : B04/19.
Bayreuth , 2019 . - 121 p.
( Bachelor thesis, 2019 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD)

Abstract in another language

Die Ansprüche an die Fahrzeugperformance gegenwärtiger Sportwagen steigen stetig an. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, nutzen Automobilhersteller zunehmend aktive Aerodynamiksysteme. Die Bachelorarbeit \glqqKonzeptionierung und Entwicklung der Heckflügelkomponente eines Drag Reduction Systems (DRS) für straßenzugelassene GT-Fahrzeuge\grqq befasst sich mit der Konzepterstellung eines Stellmechanismus für ein aktives Heckflügelsystem. Das Drag Reduction System bietet eine Möglichkeit den Konflikt zwischen der Erreichung eines geringen Luftwiderstands für eine optimale Längsdynamik und einem hohen Abtrieb für eine bestmögliche Querdynamik zu lösen. Durch die Verwendung eines zweispaltigen Heckflügels kann im Ausgangszustand ein sehr hoher Abtrieb generiert werden. Bei gradliniger Fahrt kann durch die Aktivierung des DRS der Luftwiderstand des Heckflügelsystems signifikant reduziert werden, wodurch sich die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs deutlich erhöht. Mit Hilfe des adaptiven Drag Reduction Systems ist sichergestellt, dass bei jedem Fahrszenario das maximale fahrdynamische Potential ausgenutzt wird. Zu Beginn der Arbeit wird zunächst eine ausführliche Marktanalyse über bestehende aktive Heckflügelsysteme mit spezieller Betrachtung der DRS-Verwendung im professionellen Motorsport durchgeführt. Im Anschluss daran werden eigene Konzepte für sämtliche Teilkomponenten des Drag Reduction Systems erstellt und anhand externer und interner Anforderungen bewertet. Die geeignetsten Komponenten werden zu einem Gesamtsystem zusammengesetzt und unter Berücksichtigung der auftretenden Belastung ausgelegt. Anschließend erfolgt die konstruktive Umsetzung mit Hilfe des CAD-Programms CATIA-V5, bei der durch die Verwendung von Topologie- und FEM-Simulationen ein gewichtsoptimiertes Ergebnis angestrebt wird. Abschließend wird das entwickelte System validiert und auf potentielle Risiken untersucht. Dabei wird durch eine numerische Strömungssimulation das aerodynamische Potential des spezifischen Systems ermittelt. Darüber hinaus dient eine exemplarische FMEA dazu, Schwachstellen des Drag Reduction Systems frühzeitig für den weiteren Entwicklungsprozess ausfindig zu machen. Im Anschluss an diese Arbeit ist die Serienfähigkeit des entwickelten Konzepts anhand eines Demonstrators zu prüfen.

Abstract in another language

The expectations of the vehicle dynamics of current sport cars are continuously rising. In order to meet these expectations, automobile manufacturers are using active aerodynamic systems with increasing frequency. The bachelor thesis “conceptual design and development of the rear wing component of a Drag Reduction System (DRS) for street-legal GT-vehicles” deals with the conception of an actuation mechanism for an active rear wing system.
The Drag Reduction System provides an approach to resolve the conflict between achieving low drag for optimal longitudinal dynamics and high downforce for best possible lateral dynamics. Using a split rear wing can generate a very high downforce in the initial state. In straight-line driving, the activation of the DRS can significantly reduce the Drag of the rear wing system, which considerably increases the vehicle’s maximum speed. The adaptive Drag Reduction System ensures that the maximum driving dynamic potential is exploited in every driving scenario.
At the beginning of this thesis, a detailed market analysis of existing active rear wing systems with special consideration of the use of DRS in professional motorsport will be demonstrated. Afterwards, own concepts for all sub-components of the drag Reduction System will be created and evaluated based on both external and internal requirements. The most appropriate components are assembled to a complete system and dimensioned for the occurring loads. Subsequently, the design is then implemented using CAD program CATIA-V5, which aims to achieve a weight-optimized result by using topology and FEM simulations.
Finally, the developed system will be evaluated and analyzed for potential risks. Numerical flow simulations determine the aerodynamic potential of the specific system. In addition, an exemplary FMEA serves to identify weaknesses in the Drag Reduction System at an early stage for further development process.
Following this thesis, the series capability of the developed concept is to be test by means of a demonstrator.

Further data

Item Type: Bachelor thesis
Additional notes: Sperrvermerk Fa. Porsche bis 8/2024
Keywords: CFD; FEA; Konstruktion; Rennsport; Simulation
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD > Chair Engineering Design and CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 15 Aug 2019 07:02
Last Modified: 15 Aug 2019 07:02
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/51841