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M. Pechböck:
"Optimierung einer gekoppelten 1D-3D Ladungswechselsimulation hinsichtlich Berechnungszeit und Strömungsdynamik am Beispiel des Ladeluftsystems eines aufgeladenen Hochleistungsmotors";
Supervisor: T. Lauer, T. Klees; Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2016.

ln this thesis the methodology of a coupled Simulation of a 1 D-engine process Simulation and 3D-flow simulation is examined. ln the process it has been optimized in terms of flow, simulation time and accuracy of the results.

The first section of the thesis deals with the preparation of the models, the influence of different coupling-specific settings, as weil as the choice of spatial and temporal discretization. For this, the wastegate-control is deactivated after coupling the 30-area
and the engine process Simulation. As a result, the duration of the coupled calculated cycles should be minimized, since the time consuming control of the wastegate-diameter is omitted.

Another part of the thesis deals with the functionality and reducing the duration of the simulation run with an activated wastegate-controller. ln addition, a model-based wastegate-controller is examined in comparison to the currently used PID-based wastegate-control.

ln the last section, the developed method is used for the aerodynamic optimization of the air collector. Therefore, a new way of creating the flow volume of the air collector by making the best use of the available installation space in the engine compartment is to be checked

ln der vorliegenden Arbeit wird die Methodik einer gekoppelten Simulation einer 1 D Motorprozessrechnung und einer 3D-Strömungssimulation untersucht. Dabei wurde diese hinsichtlich Ablauf, Simulationsdauer und Genauigkeit der Ergebnisse optimiert.

Der erste Abschnitt der Arbeit befasst sich mit dem Aufbau der Modelle, dem Einfluss verschiedener kopplungsspezifischer Einstellungen sowie mit der Wahl der räumlichen und zeitlichen Diskretisierung. Dazu wird die Wastegate-Regelung nach dem Einkoppelvorgang des 3D-Bereichs in die Motorprozessrechnung deaktiviert. Dadurch soll die Dauer der gekoppelt berechneten Zyklen minimiert werden, da die zeitintensive Regelung des Wastegate-Durchmessers entfällt.

Ein weiterer Teil beschäftigt sich mit der Funktionsweise und der Reduzierung der Dauer des Simulationsablaufs mit aktiviertem Wastegate-Regler. Darüber hinaus wird neben dem aktuell verwendeten Wastegate-Regler auf PID-Basis ein modellbasierter Wastegate-Regler in das Modell implementiert und untersucht.

Im letzten Abschnitt kommt die erarbeitete Methode bei der aerodynamischen Optimierung des Luftsammlers zur Anwendung. Dabei soll eine neue Art der Erstellung des Strömungsvolumens des Luftsammlers unter bestmöglicher Ausnutzung des im Motorraum zur Verfügung stehenden Bauraums überprüft werden.