Herausforderungen des Wärmemanagements bei der Schwermaschinenentwicklung bewältigen
Schwermaschinen, insbesondere Maschinen für Bergbau, Landwirtschaft, Baugewerbe und Fördertechnik, werden immer komplexer. Da Off-Highway-Fahrzeuge immer komplexer und leistungsfähiger werden, stellt das Wärmemanagement eine wachsende Herausforderung dar. OEMs stehen zudem unter dem Druck, neue Lösungen immer schneller und zu niedrigeren Kosten liefern zu müssen.
Der Weg in die Zukunft erfordert eine integrierte Simulationssoftwarelösung, die Systemsimulation, reine CFD-Simulation (numerische Strömungsmechanik) und einen hybriden CFD-Ansatz umfasst. Erfahren Sie in diesem White Paper mehr über die Simulationslösungen für Wärmemanagement, mit denen OEMs die Entwicklung von Hochleistungs-Schwermaschinen effizienter als je zuvor gestalten können.
Vorteile der Systemsimulation beim Vorentwurf von Schwermaschinen
Der Einsatz von Systemsimulationslösungen hat mehrere wesentliche Vorteile. Der offensichtlichste davon ist die Geschwindigkeit. Bezogen auf das Wärmemanagement ermöglicht die Systemsimulation eine vollständige Analyse der Reaktion und des Verhaltens von Komponenten angesichts verschiedener thermischer Einflüsse wie Kabinenumgebung und Motortemperatur. Dies ermöglicht den Konstrukteuren die frühzeitige Durchführung von Zuverlässigkeitsanalysen an allen Komponenten, sodass sie wichtige Komponenten genau dimensionieren und mögliche Probleme schon sehr früh im Konstruktionsprozess ausfindig machen können. Ohne den Einsatz einer Systemsimulationssoftware ist es für die Entwickler eine besondere Herausforderung und ein langwieriger Prozess, selbst grundlegende Analysen des Wärmemanagements vor der Prototyping-Phase durchzuführen.
Embedded CFD zur Validierung
Neben der Nutzung der Ergebnisse der Systemsimulation für die funktionale Vorkonstruktion lassen sich mit einem integrierten CFD-Ansatz weitere Vorteile erzielen. Die führenden Forschungs- und Entwicklungsabteilungen (F&E) von Schwermaschinenherstellern entfernen sich zunehmend von einem rein linearen System und wenden eine Methode an, bei der verschiedene Arten von Simulationen gleichzeitig zum Einsatz kommen. Embedded CFD ist eine Lösung, die die physikalischen Zusammenhänge erfasst und eine schnellere Umsetzung ermöglicht, so dass andere Ingenieure viel früher als bisher mit der Arbeit an anderen Elementen der Maschine beginnen können. Letztendlich führt dies zu einer schnelleren Gesamtvalidierung der gesamten Maschinenkonstruktion.
Lösungen zur Elektrifizierung von Off-Road-Maschinen
Der stark wachsende Bereich elektrifizierter Schwermaschinen weist leicht abweichende Herausforderungen bezüglich der Kühlung auf. Noch komplexere Stromquellenarchitekturen erfordern die Konzentration auf Komponenten wie Wechselrichter, während der Motor selbst weniger Wärme erzeugt. Gleichzeitig kann auch das Wärmemanagement der Batterie in einem Elektrofahrzeug eine besondere Herausforderung darstellen. Zudem besteht eine zusätzliche Herausforderung bei elektrifizierten Schwermaschinen darin, die Temperatur in der Kabine für die Maschinenführer angenehm zu halten, während gleichzeitig der Energieverbrauch gesenkt wird. Hier kann die Systemsimulation helfen, denn die Analyse kann genau zeigen, wie sich verschiedene Szenarien auf die Fähigkeit der Batterie auswirken, die notwendige Leistung für geeignete Wärmemanagementlösungen zu liefern.
Laden Sie das White Paper herunter, um zu erfahren, wie ein moderner Ansatz für die Simulation des Wärmemanagements bei Schwermaschinen die Systemsimulation und hybride oder Embedded CFD sowie reine CFD umfassen muss, um die Wettbewerbsfähigkeit von Schwermaschinenherstellern deutlich zu verbessern.