1.

EINLEITUNG

In diesem Anhang ist das Verfahren zur Bestimmung der Daten von aerodynamischen Luftleiteinrichtungen festgelegt.

2.

BEGRIFFSBESTIMMUNGEN

(1)

Aerodynamische Standardluftleiteinrichtungen sind aerodynamische Luftleiteinrichtungen, für die bei der Fahrzeugzertifizierung Standardwerte verwendet werden können. Die aerodynamische Standardluftleiteinrichtung kann aus folgenden Teilen bestehen:

(a)

„Heckflügelsystem” bezeichnet eine aerodynamische Luftleiteinrichtung, die aus zwei oder mehreren stromlinienförmig ausgerichteten Heckflächenelementen besteht, die am hinteren Ende des Fahrzeugs angebracht sind und dessen Wirbelschleppe verringern;

(b)

„kurzes Heckflügelsystem” bezeichnet Heckflügel in Form seitlicher Flächenelemente, die mindestens 2 m lang und kürzer als die Gesamthöhe des Aufbaus sind;

(c)

„langes Heckflügelsystem” bezeichnet Heckflügel in Form seitlicher Flächenelemente, die sich über die gesamte Höhe des Aufbaus mit einer Toleranz von ± 3 % der Gesamthöhe des Aufbaus erstrecken;

(d)

„Seitenabdeckungen” bezeichnet eine aerodynamische Luftleiteinrichtung aus Flächenelementen, die an der unteren Seite des Fahrzeugs mit dem Ziel angebracht sind, den Einfluss von Seitenwinden und/oder durch die Räder verursachten Turbulenzen auf den Luftwiderstand zu verringern;

(e)

„kurze Seitenabdeckungen” bezeichnet Seitenabdeckungen, die den Bereich der Räder nicht bedecken; bei Sattelanhängern decken sie lediglich den Bereich zwischen der Stützeinrichtung und dem Ansatz des ersten Rades ab;

(f)

„lange Seitenabdeckungen” bezeichnet Seitenabdeckungen, die einen Bereich zwischen der Stützeinrichtung eines Sattelanhängers und dem Fahrzeugheck abdecken;

(2)

„CFD” (computational fluid dynamics) bezeichnet die numerische Simulation der Strömungsmechanik, die zur Analyse komplexer Strömungsphänomene verwendet wird.

3.

BESTIMMUNG DER LUFTWIDERSTANDSREDUKTION DURCH VIRTUELLE PRÜFUNGEN MIT CFD

3.1.

Validierung der CFD-Methode

Auf der Grundlage des Validierungsverfahrens gemäß Anhang VIII Anlage 3 der Verordnung (EU) 2018/858 erfordert die Zertifizierung einer aerodynamischen Luftleiteinrichtung mittels CFD die Validierung der CFD-Methode anhand einer CFD-Referenzmethode (siehe Abbildung 1). Die zu validierende CFD-Methode ist auf eine Reihe generischer Geometrien anzuwenden.

Abbildung 1

Die Vergleichbarkeit der Ergebnisse der Computersimulation ist zu belegen. Der Hersteller der aerodynamischen Luftleiteinrichtung oder der technische Dienst erstellt einen Entwurf für einen Validierungsbericht und legt ihn der Genehmigungsbehörde vor. Jede Änderung an der CFD-Methode oder der Software, die wahrscheinlich zur Ungültigkeit des Validierungsberichts führt, ist der Genehmigungsbehörde mitzuteilen, die die Durchführung eines erneuten Validierungsverfahrens verlangen kann. Nach der Validierung ist die Methode für die Zertifizierung der aerodynamischen Luftleiteinrichtung zu verwenden.

3.2.

Anforderung an die Validierung der CFD-Methode

Der Validierungsprozess besteht aus der Durchführung der folgenden drei verschiedenen CFD-Simulationsreihen:

(a)

BASIS-Reihe:

—

Generische 4x2-Zugmaschine

—

Generischer ST1-Sattelanhänger

(b)

TRF-Reihe:

—

Generische 4x2-Zugmaschine

—

Generischer ST1-Sattelanhänger

—

Generische lange Heckflügel

(c)

LSC-Reihe:

—

Generische 4x2-Zugmaschine

—

Generischer ST1-Sattelanhänger

—

Generische lange Seitenabdeckungen

Jede Simulationsreihe ist mit einem Gierwinkel β von 0,0 Grad, 3,0 Grad und 6,0 Grad durchzuführen, um der Wirkung von Seitenwinden von der linken Fahrzeugseite Rechnung zu tragen (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2

Der Druckabfall der Wärmetauscher ist nach Gleichung [1] zu modellieren: dpdxPi·v2Pv·v [1] wobei die Koeffizienten für jeden Wärmetauscher den in Tabelle 1 aufgeführten Werten entsprechen.

Tabelle 1

Widerstandkoeffizienten poröser Medien

Koeffizient	Kondensationsgerät	Ladeluftkühler	Kühler
Trägheitswiderstand (Pi) [kg/m4]	140,00	60,00	120,00
Viskoser Widerstand (Pv) [kg/m3s]	450,00	300,00	450,00

Die CFD-Simulation muss die in Tabelle 2 aufgeführten Anforderungen erfüllen. Die Erfüllung der CFD-Mindestanforderungen ist der Genehmigungsbehörde nachzuweisen.

Tabelle 2

CFD-Mindestanforderungen

Feld	Wert	Anmerkungen
Fahrzeuggeschwindigkeit	25,00 m/s	Als Bezugsgeschwindigkeit für den Widerstandskoeffizienten zu verwenden.
Querschnittsfläche des Fahrzeugs	10,047 m2	Als Bezugsfläche für den Widerstandskoeffizienten zu verwenden.
Vorderrad der Zugmaschine Vertikaler Abstand Rotationsachse-Boden	527,00 mm
Hinterrad des Sattelanhängers Vertikaler Abstand Rotationsachse-Boden	514,64 mm
Dimensionen der Simulationsdomäne Länge	Länge ≥ 145,00 m
Dimensionen der Simulationsdomäne Breite	Breite ≥ 75,00 m
Dimensionen der Simulationsdomäne Höhe	Höhe ≥ 25,00 m
Fahrzeugposition Abstand Lufteinlass-Fahrzeugfront	≥ 25,00 m
Fahrzeugposition Abstand Luftauslass-Fahrzeugheck	≥ 100,00 m
Domänendiskretisierung Zellenzahl	≥ 60 Mio. Zellen	Gitterverfeinerung zur ordnungsgemäßen Erfassung aerodynamisch relevanter Bereiche
Grundfläche und Räder	25,00 m/s	Die Grundfläche des Simulationsbereichs muss sich im Verhältnis zum Fahrzeug nach hinten bewegen, und die Räder der Fahrzeuge müssen sich mit der entsprechenden Tangentialgeschwindigkeit drehen.

Die CFD-Methode muss bei der Validierung für jeden der sechs Vergleichsfälle eine Genauigkeit für die Berechnung von Δ(C_D×A) aufweisen, die innerhalb des in Tabelle 3 angegebenen Referenzbereichs liegt.

Tabelle 3

Referenzwerte für das Validierungsverfahren

Simulationsreihe	Gierwinkel — β [Grad]
	0,0°	3,0°	6,0°
TRF	-8,6 % < Δ(CD×A) < -1,6 %	-9,0 % < Δ(CD×A) < -2,0 %	-10,3 % < Δ(CD×A) < -3,3 %
LSC	-8,8 % < Δ(CD×A) < -1,8 %	-8,0 % < Δ(CD×A) < -1,0 %	-8,1 % < Δ(CD×A) < -1,1 %

Der Validierungsbericht gibt den Wert C_D×A [m²] für alle neun CFD-Simulationen entsprechend Tabelle 4 wieder. Der Validierungsbericht muss alle folgenden Elemente enthalten:

—

C_D×A [m²] Ergebnisse:

Tabelle 4

C_D×A [m²] Ergebnisse

Simulationsreihe	Gierwinkel – β [Grad]
	0,0 °	3,0 °	6,0 °
BASIS
TRF
LSC

—

bei stationären Methoden:

—

Rohdaten der Entwicklung von C_D (oder C_D×A) gegenüber Iteration, in *.csv-Format,

—

Durchschnitt der letzten 400 Iterationen;

—

bei transienten Methoden:

—

Rohdaten der Entwicklung von C_D (oder C_D×A) gegenüber Zeit, in *.csv-Format,

—

Durchschnitt der letzten 5,0 Sekunden;

—

einen XY-Ebenenschnitt, der den gesamten Simulationsbereich kreuzt

—

durch den Drehpunkt der Vorderradachse der Zugmaschine

—

unter Darstellung der Luftdurchflussgeschwindigkeit auf einer Skala von 0 bis 30 m/s mit einer Farbleiste, die in mindestens 18 Farbstufen unterteilt ist (siehe Abbildung 3);

Abbildung 3

—

einen XY-Ebenenschnitt, der den gesamten Simulationsbereich kreuzt

—

durch die Seitenspiegel der Zugmaschine

—

unter Darstellung der Luftdurchflussgeschwindigkeit auf einer Skala von 0 bis 30 m/s mit einer Farbleiste, die in mindestens 18 Farbstufen unterteilt ist (siehe Abbildung 4);

Abbildung 4

—

einen YZ-Ebenenschnitt, der den gesamten Simulationsbereich kreuzt

—

durch den Drehpunkt der Vorderradachse der Zugmaschine

—

unter Darstellung der Luftdurchflussgeschwindigkeit auf einer Skala von 0 bis 30 m/s mit einer Farbleiste, die in mindestens 18 Farbstufen unterteilt ist (siehe Abbildung 5);

Abbildung 5

—

einen XZ-Ebenenschnitt, der den gesamten Simulationsbereich kreuzt

—

durch die Mitte des Fahrzeugs

—

unter Darstellung der Luftdurchflussgeschwindigkeit auf einer Skala von 0 bis 30 m/s mit einer Farbleiste, die in mindestens 18 Farbstufen unterteilt ist (siehe Abbildung 6).

Abbildung 6

Die Ebenen XY, YZ und XZ verwenden ein fahrzeugfestes Koordinatensystem (siehe Abbildung 7), wobei

—

die X-Achse entlang der Länge des Fahrzeugs verläuft,

—

die Y-Achse entlang der Breite des Fahrzeugs verläuft,

—

die Z-Achse entlang der Höhe des Fahrzeugs verläuft.

Abbildung 7

3.3.

Zertifizierung einer aerodynamischen Luftleiteinrichtung

Der Hersteller der aerodynamischen Luftleiteinrichtung verwendet generische Fahrzeuggeometrien, um die Leistung der an einem Anhänger oder Sattelanhänger angebrachten aerodynamischen Luftleiteinrichtung nachzuweisen. Zu diesem Zweck wird das 3D-Modell der aerodynamischen Luftleiteinrichtung den generischen Geometrien des Fahrzeugs an der gleichen Stelle hinzugefügt, als wäre sie an einem echten Fahrzeug angebracht. Mit Zustimmung einer Genehmigungsbehörde kann der Hersteller der aerodynamischen Luftleiteinrichtung die generischen Geometrien ändern, wenn dies für den ordnungsgemäßen Einbau oder den ordnungsgemäßen Betrieb der aerodynamischen Luftleiteinrichtung erforderlich ist und diese Änderung der Realität angemessen entspricht. Die validierte CFD-Methode ist auf die modifizierten Geometrien anzuwenden, und die Δ(C_D×A)-Werte sind für vier Gierwinkel zu berechnen: β = 0,0, 3,0, 6,0 und 9,0 Grad.

3.4.

Angabe des Luftwiderstandsreduktionswerts

Der technische Bericht gibt den aerodynamischen Nutzen Δ(C_D×A)[%] für alle vier Gierwinkel entsprechend Tabelle 5 wieder.

Tabelle 5

Δ(C_D×A)[%] pro Gierwinkel des modifizierten (Sattel-)Anhängers

Δ(CD×A)(β) [%]	Gierwinkel – β [Grad]
	0,0 °	3,0 °	6,0 °	9,0 °
Modifizierter (Sattel-)Anhänger

berechnet nach folgender Formel [2]: ΔCDAβCDAβBASE CDAβMODCDAβBASE100[2] Dabei ist CDAβMod der aerodynamische Widerstand (in m²) der modifizierten Geometrie, berechnet nach der validierten CFD-Methode für β = 0,0, 3,0, 6,0 und 9,0 Grad; CDAβBASE der aerodynamische Widerstand (in m²) der BASIS-Reihe, berechnet nach der validierten CFD-Methode für β = 0,0, 3,0, 6,0 und 9,0 Grad.