Entwicklung eines innovativen Kühlsystems für Nutzfahrzeuge

Projektbeschreibung
Für Kühlfahrzeuge ist eine effiziente Isolierung der Wände von sehr großer Bedeutung. Im inneren des Aufbaus darf die Tiefkühlware die vorgeschriebene Maximaltemperatur von -18°C während des gesamten Transportes nicht überschreiten. Die Seitenwände können hier aber nicht beliebig dick ausgelegt werden, da für Europäische Straßen eine maximale Fahrzeugbreite von 2,60m vorgeschrieben ist während im Innenraum Platz für zwei ne-beneinander stehende Europaletten zur Verfügung stehen soll.

Ziele
Mit Hilfe der Lattice Boltzmann Methode sowie deren Ergänzung um die Konvektions-Diffusions-Gleichung kann das Temperaturfeld im Kühlaufbau des Fahrzeugs sowie der konjugierte Wärmetransport durch die Isolierwände simuliert werden, sodass der Einfluss verschiedener Isoliermaterialien und Wandeigenschaften auf die Kühleffizienz berechnet und präzise vorausgesagt werden kann.
Damit liefert die numerische Simulationen einen entscheidenden Vorteil bei der Innovation des Kühlsystems für Nutzfahrzeuge. So sollen herkömmliche Isoliermaterialien wie Po-lyurethan (PUR) oder extrodiertes Polystyrol (XPS) gezielt und effektiv durch Vakuumiso-lationspaneele (VIP) ersetzt werden um die Wandstärke zu reduzieren, dabei aber insge-samt doppelte Isolierwirkung zu erhalten.

Ergebnisse

• Video:

Durch die Implementierung der Konvektions-Diffusions-Gleichung in OpenLB ist es möglich, thermische Strömungen zu Simulieren. Mit der Boussinesq-Approximation werden das Geschwindigkeits- und das Temperaturfeld gekoppelt, sodass auch freie Konvektion simuliert werden kann. Die Abbildung zeigt das Temperaturfeld einer Simulation der Rayleigh-Bernard-Konvektion – einer freien Konvektion resultierend aus der Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Bodenplatte und einem kälteren Fluid.