DE10200090A1

DE10200090A1 - Device and method for simulating heat transfer processes

Info

Publication number: DE10200090A1
Application number: DE10200090A
Authority: DE
Inventors: Cord Steinbeck-Behrens; Clemens Groth
Original assignee: CAD FEM GmbH
Current assignee: CAD FEM GmbH
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2003-07-24
Also published as: EP1461733A2; AU2003208318A8; AU2003208318A1; WO2003056471A2; WO2003056471A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von Wärmetransportprozessen, wobei ein Körper (2a, 2b, 2c) in mehrere Berechnungselemente (21, 22) unterteilt wird, und wobei aus der Lage eines ersten Berechnungselements (21, 22) in Bezug auf mindestens ein weiteres Berechnungselement (24, 5a) mindestens ein dem ersten Berechnungselement (21, 22) zugeordneter thermischer Randbedingungs-Parameter ermittelt wird, und die Wirkung von durch Wärmestrahlung oder durch erzwungene Konvektion verursachtem Wärmetransport in Bezug auf das erste Berechnungselement (21, 22) dadurch abgeschätzt wird, dass auf Grundlage des thermischen Randbedingungs-Parameters mindestens ein üblicherweise zur Berechnung von durch freie Konvektion verursachtem Wärmetransport verwendeter, auf einem funktionalen Zusammenhang zwischen Temperatur und Wärmetransport beruhender Konvektions-Parameter (T¶U¶, alpha) entsprechend angepasst wird.The invention relates to a device and a method for simulating heat transfer processes, wherein a body (2a, 2b, 2c) is subdivided into a plurality of calculation elements (21, 22), and with the position of a first calculation element (21, 22) in relation to at least one further calculation element (24, 5a) at least one thermal boundary condition parameter assigned to the first calculation element (21, 22) is determined, and the effect of heat transport caused by heat radiation or by forced convection with respect to the first calculation element (21, 22) it is estimated that on the basis of the thermal boundary condition parameter, at least one convection parameter (T¶U¶, alpha) that is usually used to calculate heat transport caused by free convection and is based on a functional relationship between temperature and heat transport is adapted accordingly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von Wärmetransportprozessen. The invention relates to a device and a method for simulating Heat transport processes.

Bei der Fertigung von z. B. Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen werden die Karosserie- Oberflächen mit Hilfe von Verfahren behandelt, welche mehrere Schritte umfassen. In the manufacture of e.g. B. vehicles, especially motor vehicles are the body Treated surfaces with the help of methods that consist of several steps.

Zunächst wird die Karosserie gründlich gereinigt. Dann wird die Karosserie z. B. in ein Bad, beispielsweise ein Farbbad eingetaucht, wo z. B. mittels eines kathodischen Abscheideverfahrens eine (erste) Beschichtung bzw. ein (erster) Überzug auf die Karosserie aufgebracht wird. First the body is cleaned thoroughly. Then the body z. B. in a bath, immersed in a dye bath, for example, where e.g. B. by means of a cathodic Deposition process a (first) coating or a (first) coating is applied to the body.

Daraufhin wird die aufgebrachte Beschichtung bzw. der Überzug in einem Ofen ausgehärtet bzw. getrocknet. The applied coating or coating is then cured in an oven or dried.

Als nächstes wird - z. B. durch Eintauchen in ein weiteres Bad, oder auf beliebige andere Weise, z. B. mittels entsprechender Sprühtechniken - eine weitere Beschichtung, z. B. eine (weitere) Lackschicht, z. B. eine Farblackschicht, auf die Karosserie aufgebracht, die in einem weiteren Ofen ausgehärtet bzw. getrocknet wird, usw. Next - e.g. B. by immersion in another bathroom, or on any other Way, e.g. B. by means of appropriate spray techniques - another coating, for. Legs (further) lacquer layer, e.g. B. a color coat, applied to the body, in one another oven is cured or dried, etc.

Um Zeit und Kosten zu sparen, sind an den Öfen z. B. Düsen, Schwarzstrahler, etc. vorgesehen, die für eine relativ schnelle Erwärmung der Karosserie auf die zur Aushärtung bzw. Trocknung erforderliche Temperatur sorgen. Diese kann z. B. in einem vorgebebenen Temperaturbereich, z. B. zwischen 165°C und 195°C liegen, d. h. ca. 180°C (±15°C) betragen. In order to save time and costs, the ovens are e.g. B. nozzles, black emitters, etc. provided that for a relatively quick heating of the body to the curing or Ensure the required temperature for drying. This can e.g. B. in a predetermined Temperature range, e.g. B. are between 165 ° C and 195 ° C, d. H. approx. 180 ° C (± 15 ° C).

Um eine ordnungsgemäße Aushärtung bzw. Trocknung zu gewährleisten, muß diese Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, z. B. 15 Minuten lang, aufrechterhalten werden (Aushärte- bzw. Trocknungszeitdauer). In order to ensure proper curing or drying, this must Temperature for a predetermined period of time, e.g. B. for 15 minutes (Curing or drying time).

Es kann zu Qualitätseinbußen der aufgebrachten Beschichtung bzw. des Überzugs kommen, wenn während der o. g., z. B. ca. 15 Minuten lang andauernden Aushärte- bzw. Trocknungsperiode z. B. die untere Grenze des o. g. Temperaturbereichs eine bestimmte Zeit lang unterschritten wird (die Karosserietemperatur z. B. 10 Minuten lang lediglich 160°C beträgt), oder z. B. die obere Grenze des o. g. Temperaturbereich eine bestimmte Zeit lang überschritten wird (die Karosserietemperatur z. B. 5 Minuten lang 200°C beträgt), oder die Temperatur geht zu schnell auf hohe Werte. Abhängig vom Zweck der Trocknung gibt es verschiedene Anforderungen an den zeitlichen Temperaturverlauf. There may be a loss of quality in the applied coating or coating, if during the above-mentioned. B. about 15 minutes of curing or Drying period z. B. the lower limit of the above. Temperature range for a certain time is undershot (the body temperature is only 160 ° C for 10 minutes), or z. B. the upper limit of the above. Temperature range exceeded for a certain time (the body temperature is 200 ° C for 5 minutes, for example), or the temperature goes down too fast to high values. There are several depending on the purpose of drying Requirements for the temperature profile over time.

Besonders kritisch ist die Aufwärmphase. Einerseits sollte z. B. die Temperatur der zirkulierenden Luft hier möglichst hoch sein, damit sich die Karosserie möglichst schnell erwärmen kann, wodurch die Herstellzeit verkürzt, und die Herstellkosten verringert werden. Andererseits kann eine zu hohe Temperatur der zirkulierenden Luft dazu führen, dass - noch bevor z. B. die gegenüber der zirkulierenden Luft weniger stark exponierten Karosserieflächen - die o. g. Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperatur (bzw. zumindest die untere Grenze des Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperaturbereichs) erreichen, die Temperatur von gegenüber der zirkulierten Luft relativ stark exponierten Karosserieflächen, z. B. die Karosserieaußenflächen, zu stark ansteigt (z. B. deren Temperatur die obere Grenze des Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperaturbereichs überschreitet). Die Temperaturverteilung in einer Karosserie ist ungleichmäßig. The warm-up phase is particularly critical. On the one hand, z. B. the temperature of the circulating air here should be as high as possible so that the body warms up as quickly as possible can, which shortens the manufacturing time and the manufacturing costs. On the other hand, too high a temperature of the circulating air can cause - even before z. B. the body surfaces less exposed to the circulating air - the o. g. Curing or drying temperature (or at least the lower limit of the Cure or drying temperature range), the temperature of opposite circulated air relatively strongly exposed body surfaces, e.g. B. the exterior surfaces of the body, increases too much (e.g. whose temperature is the upper limit of the curing or Drying temperature range exceeds). The temperature distribution in a body is uneven.

Wenn die Karosserie relativ langsam erwärmt wird, kann in der Beschichtung bzw. im Überzug enthaltenes Wasser gleichmäßig verdunsten, was einerseits zu höherer Qualität der Beschichtung und zu einer etwas gleichmäßigeren Temperaturverteilung führt, andererseits die Herstellzeit verlängert, und damit die Herstellkosten erhöht. If the body is warmed up relatively slowly, the coating or Evaporation contained water evaporate evenly, leading to higher quality of the one hand Coating and leads to a somewhat more uniform temperature distribution, on the other hand the Manufacturing time extended, and thus the manufacturing costs increased.

Diese einfachen Beispiele verdeutlichen, wie wichtig es ist, im jeweiligen Ofen die Prozeßparameter (Temperatur des Ofens, Dauer der Aushärte- bzw. Trocknungsperiode, etc.) optimal einzustellen. These simple examples show how important it is in each oven Process parameters (temperature of the furnace, duration of the curing or drying period, etc.) optimal adjust.

Im Stand der Technik ist bekannt, die optimalen Prozessparameter durch eine "Trial and Erxor"-Methode, d. h. empirisch zu ermitteln. Hierbei werden - unter Verwendung von Karosserie-Prototypen - zahlreiche Versuche durchgeführt. Nach jedem Versuch werden die Prozessparameter geändert, bis ein hinsichtlich Qualität und Produktionszeit bzw. Produktionskosten befriedigendes Ergebnis erreicht wird. In ungünstigen Fällen muß ein Ofen für eine neue Karosserie umgerüstet werden. It is known in the prior art to determine the optimal process parameters by means of a "trial and Erxor "method, i.e. empirically determined. Here - using Body prototypes - numerous tests carried out. After each attempt, the Process parameters changed until a regarding quality and production time or Production cost satisfactory result is achieved. In unfavorable cases, an oven for one new body to be converted.

Eine derartige "Trial and Error"-Methode ist zeitaufwändig und teuer. Such a trial and error method is time consuming and expensive.

Wird die Form, die Blechdicke oder das Material der Karosserien, getrocknet werden sollen, geändert, muß eine komplett neue Test-Schleife durchlaufen werden. If the shape, the sheet thickness or the material of the bodies are to be dried, changed, a completely new test loop must be run.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zur Simulation von Wärmettansportpxozessen bereitzustellen. The invention has for its object a novel device and a novel To provide methods for the simulation of heat transfer processes.

Sie erreicht dieses und weitere Ziele durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10. It achieves this and other goals through the subject matter of claims 1 and 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Simulation von Wärmetransportprozessen zur Verfügung gestellt, wobei ein Körper in mehrere Berechnungselemente unterteilt wird, und wobei aus der Lage eines ersten Berechnungselements in Bezug auf mindestens ein weiteres Berechnungselement mindestens ein dem ersten Berechnungselement zugeordneter thermischer Randbedingungs-Parameter ermittelt wird, und die Wirkung von durch Wärmestrahlung oder durch erzwungene Konvektion verursachtem Wärmetransport in Bezug auf das erste Berechnungselement dadurch abgeschätzt wird, dass auf Grundlage des thermischen Randbedingungs-Parameters mindestens ein üblicherweise zur Berechnung von durch freie Konvektion verursachtem Wärmetransport verwendeter, auf einem funktionalen, insbesondere linearen Zusammenhang zwischen Temperatur und Wärmetransport beruhender Konvektions-Parameter entsprechend angepasst wird. According to a basic idea of the invention, a method for the simulation of Heat transfer processes are provided, with one body divided into several Calculation elements is divided, and being based on the location of a first calculation element at least one further calculation element at least one of the first Calculation element associated thermal boundary condition parameters is determined, and the effect heat radiation or forced convection Heat transport in relation to the first calculation element is estimated by that Based on the thermal boundary parameter at least one usually Calculation of heat transfer used by free convection, on one functional, in particular linear relationship between temperature and Convection parameters based on heat transport are adjusted accordingly.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf ein Ausführungsbeispiel und die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: In the following the invention with reference to an embodiment and the attached Drawing explained in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Fertigungsstraße, bei welcher Fahrzeugkarosserien in mehreren Stufen gereinigt, beschichtet bzw. lackiert, und getrocknet werden; Figure 1 is a schematic representation of a portion of a production line, in which vehicle bodies are cleaned, coated or painted, and dried in several stages.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines in der in Fig. 1 gezeigten Aushärtungs- bzw. Trocknungs-Stufe vorgesehenen Ofens; FIG. 2 shows a schematic illustration of an oven provided in the curing or drying stage shown in FIG. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung von zur Simulation verwendeten Karosserieflächen-Elementen; und Fig. 3 is a schematic representation of used for simulating surfaces bodywork elements; and

Fig. 4 eine schematische Darstellung von zur Simulation verwendeten Karosserieflächen-Elementen, und einer Ofen-Düse. Fig. 4 is a schematic representation of body surface elements used for simulation, and a furnace nozzle.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Fertigungsstraße 1 gezeigt, bei welcher Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c in mehreren Stufen 3a, 3b, 3c gereinigt, beschichtet bzw. lackiert, und getrocknet werden. In Fig. 1 a schematic representation is shown of a portion of a production line 1, in which vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c in several stages 3 a, 3 b, purified c 3, coated or painted, and dried.

Die Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c weisen alle im wesentlichen die gleiche Form auf, und werden - wie hier durch entsprechende Pfeile veranschaulicht - z. B. mit Hilfe eines Fließbands vollautomatisch zunächst zur ersten Bearbeitungs-Stufe 3a, von dort aus weiter zur zweiten Bearbeitungs-Stufe 3b, und dann zur dritten Bearbeitungs-Stufe 3c befördert, usw. The vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c all have essentially the same shape, and - as illustrated here by corresponding arrows - z. B. with the help of an assembly line fully automatically first to the first processing stage 3 a, from there to the second processing stage 3 b, and then to the third processing stage 3 c, etc.

Die erste Bearbeitungs-Stufe 3a weist z. B. ein Wanne auf, die mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllt ist, in die die Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c nacheinander zur Reinigung eingetaucht werden. Die (Reinigungs-)Bearbeitungs-Stufe 3a kann mehrere Unter-Stufen aufweisen, d. h. die Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c können nacheinander in mehreren Stufen gereinigt werden (z. B. nacheinander in verschiedene Wannen eingetaucht werden, die jeweils z. B. entsprechende Reinigungsflüssigkeiten enthalten). The first processing stage 3 a z. B. a tub that is filled with a cleaning liquid, in which the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c are immersed one after the other for cleaning. The (cleaning) processing stage 3 a can have several sub-stages, ie the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c can be cleaned one after the other in several stages (for example, one after the other can be immersed in different tubs, each z B. contain appropriate cleaning fluids).

In der zweiten Bearbeitungs-Stufe 3b wird dann die (in der ersten Bearbeitungs-Stufe 3a gereinigte) Oberfläche der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c einer entsprechenden Verarbeitung unterzogen, z. B. die entsprechende Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c in ein (Farb-)Bad eingetaucht, insbesondere in ein Bad, in welchem mittels eines kathodischen Abscheideverfahrens (z. B. eines Electro Deposition Coating-Verfahrens) eine Farb-Schicht bzw. eine beliebige andere Beschichtung auf die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c aufgebracht wird. In der zweiten Bearbeitungs-Stufe 3b können auch beliebige andere Oberflächen- Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden, z. B. entsprechende Lacke auf die Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c aufgesprüht werden, etc. Entsprechend wie die (Reinigungs-)Bearbeitungs- Stufe 3a kann auch die (Oberflächen-)Bearbeitungs-Stufe 3b mehrere Unter-Stufen aufweisen, d. h. die Oberflächen der Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c können nacheinander in mehreren Stufen bearbeitet werden (z. B. nacheinander in verschiedene (Farb-)Bäder eingetaucht werden). In the second processing stage 3 b, the surface of the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (cleaned in the first processing stage 3 a) is subjected to a corresponding processing, eg. B. the corresponding vehicle body 2 a, 2 b, 2 c immersed in a (color) bath, in particular in a bath in which by means of a cathodic deposition process (z. B. an electro deposition coating process) a paint layer or any other coating is applied to the surface of the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c. In the second processing stage 3 b, any other surface processing method can also be carried out, for. B. corresponding paints are sprayed onto the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c, etc. Corresponding to the (cleaning) processing stage 3 a, the (surface) processing stage 3 b can have several sub-stages, ie the surfaces of the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c can be processed one after the other in several stages (e.g. one after the other can be immersed in different (color) baths).

Daraufhin wird in der dritten Bearbeitungs-Stufe 3c die vorher aufgebrachte (zunächst noch flüssige oder pulverförmige) Beschichtung bzw. (Lack-)Schicht in einem Ofen 4 ausgehärtet bzw. getrocknet. Entsprechend wie die (Reinigungs-)Bearbeitungs- und die (Oberflächen-) Bearbeitungs-Stufe 3a, 3b kann auch die (Aushärtungs- bzw. Trocknungs-)Bearbeitungs- Stufe 3c mehrere Unter-Stufen aufweisen, d. h. die Oberflächen der Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c können nacheinander in mehreren Stufen getrocknet bzw. ausgehärtet werden (z. B. nacheinander mehreren, hintereinandergeschalteten Öfen zugeführt werden). Gleichzeitig kann die Trocknung auch noch Aufgaben aus anderen Prozessen oder Montageabläufen übernehmen, z. B. Aushärten oder angelieren von Klebenähten, expandieren oder gerade noch nicht expandieren sogenannter Blähformteile, Härten mit dem sogenannten Bake-Hardening- Effekt. Then, in the third processing stage 3 c, the previously applied (initially still liquid or powdery) coating or (lacquer) layer is cured or dried in an oven 4 . Corresponding to the (cleaning) processing and (surface) processing stages 3 a, 3 b, the (curing or drying) processing stage 3 c can have several sub-stages, ie the surfaces of the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c can be dried or cured one after the other in several stages (e.g. one after the other can be fed to several ovens connected in series). At the same time, the drying can also take on tasks from other processes or assembly processes, e.g. B. hardening or gelling of glued seams, expanding or just not expanding so-called expanded moldings, hardening with the so-called bake hardening effect.

Als nächstes kann die entsprechende Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c einer beliebigen weiteren, hier nicht dargestellten Bearbeitungs-Stufe zugeführt werden, z. B. einer weiteren Reinigungs- und/oder Oberflächen-Bearbeitungs-Stufe, usw. Next, the corresponding vehicle body 2 a, 2 b, 2 c can be fed to any further processing stage, not shown here, e.g. B. a further cleaning and / or surface processing stage, etc.

In Fig. 2 ist eine schematische, aus Anschauungsgründen vereinfachte Darstellung des in der in Fig. 1 gezeigten Aushärtungs- bzw. Trocknungs-Stufe vorgesehenen Ofens 4 gezeigt. FIG. 2 shows a schematic illustration, simplified for reasons of illustration, of the oven 4 provided in the curing or drying stage shown in FIG. 1.

Der Ofen 4 ist im wesentlichen röhrenförmig ausgestaltet, und kann bestückt sein durch: mehrere aktive, d. h. beheizte Strahlflächen 6a, 6b, 6c an seiner Innenwand 17, sowie mehrere Düsen 5a, 5b, 5c, mehrere (passive, nicht beheizte) Schwarzstrahl-Flächen 7a, 7b, 7c. Von den Außenwänden des Ofens 4 verdeckte Abschnitte der Strahlflächen 6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c bzw. Düsen 5a, 5b, 5c sind hier gestrichelt dargestellt. (Anmerkung Sämtliche nicht beheizten Wände des Ofens haben eine entsprechende Wirkung, wie die Schwarzstrahl-Flächen 7a, 7b, 7c, und werden bei der unten erläuterten Simulation auf entsprechende Weise berücksichtigt, wie hier beispielhaft für die Schwarzstrahl-Flächen 7a, 7b, 7c erläutert). The furnace 4 is essentially tubular and can be equipped with: a plurality of active, ie heated, jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c on its inner wall 17 , and a plurality of nozzles 5 a, 5 b, 5 c, several (passive, unheated) black jet surfaces 7 a, 7 b, 7 c. Sections of the jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c, 7 a, 7 b, 7 c or nozzles 5 a, 5 b, 5 c which are hidden by the outer walls of the furnace 4 are shown here in dashed lines. (Note: All unheated walls of the furnace have a corresponding effect, such as the black beam surfaces 7 a, 7 b, 7 c, and are taken into account in the simulation explained below in a corresponding manner, as is the case here for the black beam surfaces 7 a, 7 b, 7 c explained).

Der hier gezeigte Aufbau des Ofens 4 als eine Röhre ist eine übliche Ofen-Bauform. Ein solcher Ofen wird z. B. als Durchlauftrockner bezeichnet. Alternativ können statt eines Durchlauftrockners auch beliebige andere Öfen verwendet werden, z. B. Stationstrockner. In einem Stationstrockner steht die Karosserie an einem Ort fest oder führt alternierende Bewegungen innerhalb des geschlossenen Ofens aus. Die Ausrüstung solcher Stationstrockner geschieht prinzipiell mit den gleichen Mitteln, wie für den hier beschriebenen Ofen 4 angegeben. The construction of the furnace 4 shown here as a tube is a common furnace design. Such an oven is e.g. B. referred to as a continuous dryer. Alternatively, any other ovens can be used instead of a continuous dryer, e.g. B. station dryer. In a station dryer, the body is fixed in one place or performs alternating movements within the closed furnace. In principle, such station dryers are equipped with the same means as specified for the oven 4 described here.

Am Eingangsbereich 8 und am Ausgangsbereich 9 des Ofens 4 sind - hier nicht dargestellte - Schleusen angebracht. Diese verhindern, dass - nachdem die Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c durch die entsprechende Schleuse in den Ofen 4 eingeführt wurde - die im Ofen 4 befindliche Luft unkontrolliert aus dem Ofeninnern nach Außen hin entweichen kann. At the entrance area 8 and at the exit area 9 of the furnace 4 , locks (not shown here ) are attached. These prevent - after the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c has been inserted into the furnace 4 through the corresponding lock - the air in the furnace 4 can escape from the inside of the furnace in an uncontrolled manner.

Die aktiven Strahlflächen 6a, 6b, 6c werden auf eine relativ hohe Temperatur geheizt. Schwarzstrahler haben z. B. Temperaturen von ca. 200 bis 300°C, Infrarotstrahler können Temperaturen von über 1000°C erreichen. Sie dienen zum einen dazu, die im Ofen vorhandene Luft zu erwärmen (und damit indirekt mittels Konvektion bzw. Wärmeströmung auch die jeweilige Fahrzeugkarosserie 2a, 2b 2c). Zum anderen wird durch die von den aktiven Strahlflächen 6a, 6b, 6c abgegebene Wärmestrahlung auch eine direkte - auf Strahlungsabsorption beruhende - Erwärmung der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b 2c erreicht. Auch die nicht zusätzlich beheizten Wände des Ofens 7a, 7b, 7c haben beim Aufheizen im Allgemeinen höhere Temperaturen als die Karosserie und geben als Schwarzstrahler Wärme an die Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c ab. The active beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c are heated to a relatively high temperature. Black spotlights have z. B. Temperatures of approx. 200 to 300 ° C, infrared heaters can reach temperatures of over 1000 ° C. On the one hand, they serve to heat the air present in the furnace (and thus indirectly also the respective vehicle body 2a, 2b 2c by means of convection or heat flow). On the other hand, the heat radiation emitted by the active beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c also achieves direct heating of the respective vehicle body 2a, 2b 2c based on radiation absorption. The walls of the furnace 7 a, 7 b, 7 c, which are not additionally heated, generally have higher temperatures than the body during heating and give off heat to the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c as a black radiator.

Die Düsen 5a, 5b, 5c setzen die Luft im Ofen in Bewegung und erhöhen dadurch den Wärmeeintrag in die Fahrzeugkarosserie 5a, 5b, 5c durch Konvektion. The nozzles 5 a, 5 b, 5 c set the air in the furnace in motion and thereby increase the heat input into the vehicle body 5 a, 5 b, 5 c by convection.

Die Düsen 5a, 5b, 5c erzeugen jeweils einen in Richtung des Ofeninnern gerichteten Luftstrom. Dadurch wird erreicht, dass insgesamt ein erhöhter auf Konvektion bzw. Wärmeströmung beruhender Wärmetransport auftritt (zusätzlich zu einem durch Temperatur- und damit Dichteunterschiede der Luft verursachte Strömung (freie Konvektion)). Wird die Luftbewegung durch die mit Düsen 5a, 5b, 5c eingeblasene Luft dominiert, kann man von erzwungener Konvektion ausgehen. Je höher die Luftgeschwindigkeit desto größer ist der Wärmeaustausch mit der Luft durch Konvektion. The nozzles 5 a, 5 b, 5 c each generate an air flow directed in the direction of the furnace interior. As a result, an increased heat transport based on convection or heat flow occurs overall (in addition to a flow caused by temperature and thus density differences in the air (free convection)). If the air movement is dominated by the air blown in with nozzles 5 a, 5 b, 5 c, forced convection can be assumed. The higher the air speed, the greater the heat exchange with the air by convection.

Alle Strahlflächen 6a, 6b, 6c und 7a, 7b, 7c strahlen gemäß dem Gesetz von Stefan und Boltzmann und geben eine Strahlungsenergie ab. Daraus ergibt sich ein Wärmeeintrag in die Karosserie. Die Größe dieses Wärmeeintrags bezogen auf die Fläche (Wärmestromdichte) berechnet sich aus der Differenz der 4. Potenz der Temperaturen der jeweiligen Strahlungspartner (siehe unten, Formel (1)).

q_S = F_SBε_Sε_Bσ(T_S ⁴ - T_K ⁴) (Formel (1))

q_S Wärmestromdichte in ein Karosserieblech aufgrund der Strahlung zwischen einer Strahlfläche 6a, 6b, 6c oder 7a, 7b, 7c
F_SB Faktor für die Anordnung der Strahlungspartner zueinander bzw. bei vergleichsweise kleiner Unterteilung des Bleches in einzelne Flächenelemente die Umschließung dieses Flächenelementes vom Blech durch die Strahlfläche 6a, 6b, 6c oder 7a, 7b, 7c (bei Schwarzstrahlern ist dieser Faktor durch die Anordnung festgelegt. Bei Infrarotstrahlern mit einer durch Reflektoren gerichteten Strahlung wird dieser Faktor entsprechend angepasst)
ε_Sε_B Emissionszahlen von Strahlfläche und Blech
T_S Strahlwandtemperatur
T_K Blechtemperatur
σ Proportionalitätskonstante (σ = 5,670 × 10⁸ Wm^-2K^-4) All beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c and 7 a, 7 b, 7 c radiate in accordance with the law of Stefan and Boltzmann and emit radiation energy. This results in a heat input into the body. The size of this heat input based on the area (heat flow density) is calculated from the difference between the 4th power of the temperatures of the respective radiation partners (see below, formula (1)).

q _S = F _SB ε _S ε _B σ (T _S ⁴ - T _K ⁴ ) (formula (1))

q _S heat flow density in a body panel due to the radiation between a beam surface 6 a, 6 b, 6 c or 7 a, 7 b, 7 c
F _SB factor for the arrangement of the radiation partners to one another or, in the case of a comparatively small division of the sheet into individual surface elements, the encirclement of this surface element from the sheet by the beam surface 6 a, 6 b, 6 c or 7 a, 7 b, 7 c (in the case of black emitters this factor is determined by the arrangement. For infrared radiators with radiation directed by reflectors, this factor is adjusted accordingly)
ε _S ε _B emission numbers of beam surface and sheet
T _S beam wall temperature
T _K sheet temperature
σ proportionality constant (σ = 5,670 × 10 ⁸ Wm ^-2 K ^-4 )

Des weiteren kann der Mittels Konvektion erreichte Wärmestrom dQ/dt z. B. zwischen der die jeweilige Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umgebenden Luft, und der entsprechenden Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c bekanntermaßen wie folgt berechnet werden:

dQ/dt = (T_U - T_K)αA_K (Formel (2))
Furthermore, the heat flow achieved by convection dQ / dt z. B. between the air surrounding the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c, and the corresponding vehicle body 2 a, 2 b, 2 c are known to be calculated as follows:

dQ / dt = (T _U - T _K ) αA _K (formula (2))

Dabei ist A_K die Größe der jeweiligen Karosseriefläche (bzw. die Größe der jeweils betrachteten Fläche des jeweiligen finiten Karosserieflächen-Elements bzw. der jeweiligen "Temperatur-Zelle" (siehe unten)), T_K die Temperatur der Karosseriefläche bzw. des jeweiligen finiten Karosserieflächen-Elements, T_U die Umgebungstemperatur, und α die jeweils geltende Wärmeübergangszahl. A _{K is} the size of the respective body surface (or the size of the surface under consideration of the respective finite body surface element or the respective "temperature cell" (see below)), T _{K is} the temperature of the body surface or the respective finite surface Body surface element, T _U the ambient temperature, and α the applicable heat transfer coefficient.

Wie in Fig. 2 weiter gezeigt ist, werden die Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c mittels einer Fördereinrichtung 10, z. B. einem Förderband in den Ofen 4 eingeführt, und - entsprechend der Förderbandgeschwindigkeit - mit einer Vorschubgeschwindigkeit v durch den Ofen 4 hindurchtransportiert. Die Vorschubgeschwindigkeit v der Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c durch den Ofen 4 wird von einer Steuereinrichtung 11 eingestellt, z. B. einem Rechner 12, auf dessen Speichereinrichtung 13 ein entsprechendes Steuer-Softwareprogramm abgespeichert ist. As further shown in Fig. 2, the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c by means of a conveyor 10 , z. B. a conveyor belt into the furnace 4 , and - according to the conveyor belt speed - transported through the furnace 4 at a feed speed v. The feed speed v of the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c through the furnace 4 is set by a control device 11 , for. B. a computer 12 , on the storage device 13, a corresponding control software program is stored.

Die Steuereinrichtung 11 (bzw. das Steuer-Softwareprogramm) steuert neben der Vorschubgeschwindigkeit v (d. h. deren Höhe und gegebenenfalls deren zeitlichen Verlauf) - und damit der Verweil-Zeitdauer der Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c im Ofen 4 bzw. der Dauer der Aushärte- bzw. Trocknungsperiode - alternativ zusätzlich u. a. noch die folgenden Parameter des Trocknungs- bzw. Aushärtevorgangs: Beheizung der aktiven Strahflächen 6a, 6b, 6c (und damit - indirekt - Höhe und zeitlicher Verlauf der Strahlflächen-Temperatur T_S), und/oder die Stärke des von den Düsen 5a, 5b, 5c erzeugten Luftstroms, etc. The control device 11 (or the control software program) controls in addition to the feed speed v (ie its height and, if appropriate, its time profile) - and thus the dwell time of the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c in the furnace 4 or the duration the curing or drying period - alternatively, among other things, the following parameters of the drying or curing process: heating of the active beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c (and thus - indirectly - the level and time profile of the beam surface temperature T _S ) , and / or the strength of the air flow generated by the nozzles 5 a, 5 b, 5 c, etc.

Zur Steuerung der Beheizung der Strahlflächen 6a, 6b, 6c, d. h. genauer: zur Steuerung von den aktiven Strahlflächen 6a, 6b, 6c zugeordneten Heizelementen ist die Steuereinrichtung 11über entsprechende Steuerungsleitungen 14 bzw. alternativ einem Steuerungs-Datenbus mit den jeweiligen Heizelementen verbunden, so dass der durch entsprechende Heizdrähte der Heizelemente fließende Luftstrom, die Lufttemperatur oder der elektrische Strom - und damit die Temperatur der Strahlflächen 6a, 6b, 6c - eingestellt werden kann. To control the heating of the radiant surfaces 6 a, 6 b, 6 c, ie more precisely: to control the heating elements associated with the active radiant surfaces 6 a, 6 b, 6 c, the control device 11 is provided with corresponding control lines 14 or, alternatively, a control data bus connected to the respective heating elements, so that the air flow flowing through corresponding heating wires of the heating elements, the air temperature or the electrical current - and thus the temperature of the radiant surfaces 6 a, 6 b, 6 c - can be adjusted.

Auf entsprechende Weise ist die Steuereinrichtung 11 mittels weiterer Steuerleitungen 15 (oder dem o. g. Steuerungs-Datenbus) mit entsprechenden Antriebselementen, z. B. Elektromotoren der Fördereinrichtung 10 verbunden, so dass der durch die Elektromotoren fließende Strom, und dadurch deren Drehzahl eingestellt werden kann (und damit - indirekt - die Vorschubgeschwindigkeit v der Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c im Ofen 4). In a corresponding way, the control device 11 by means of further control lines 15 (or the control data bus mentioned above) with corresponding drive elements, for. B. electric motors of the conveyor 10 , so that the current flowing through the electric motors, and thereby their speed can be adjusted (and thus - indirectly - the feed speed v of the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c in the furnace 4 ).

Optional kann die Steuereinrichtung 11 zusätzlich z. B. mittels entsprechender weiterer Steuerungsleitungen 16 (oder z. B. dem o. g. Steuerungs-Datenbus) mit den Düsen 5a, 5b, 5c verbunden sein, so dass die Stärke des von den Düsen 5a, 5b, 5c erzeugten Luftstroms eingestellt werden kann, usw. Optionally, the control device 11 can additionally, for. B. by means of corresponding further control lines 16 (or z. B. the above control data bus) with the nozzles 5 a, 5 b, 5 c, so that the strength of the nozzles 5 a, 5 b, 5 c generated Airflow can be adjusted, etc.

Im Ofen 4 soll die jeweilige Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c relativ schnell auf die zur Aushärtung bzw. Trocknung erforderliche Temperatur erwärmt werden. Diese kann z. B. in einem vorgebebenen Temperaturbereich, z. B. zwischen 165°C und 195°C liegen, d. h. ca. 180°C (±15°C) betragen. In the oven 4 , the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is to be heated relatively quickly to the temperature required for curing or drying. This can e.g. B. in a predetermined temperature range, for. B. are between 165 ° C and 195 ° C, ie about 180 ° C (± 15 ° C).

Es kann zu Qualitätseinbußen der aufgebrachten Beschichtung bzw. (Lack-)Schicht kommen, wenn die jeweilige Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c bzw. ein Abschnitt hiervon während der o. g., z. B. ca. 15 Minuten lang andauernden Aushärte- bzw. Trocknungsperiode z. B. eine bestimmte Zeit lang die untere Grenze des o. g. Temperaturbereichs unterschreitet (die Temperatur des entsprechenden Karosserieabschnitts z. B. 10 Minuten lang lediglich 160°C beträgt), oder z. B. eine bestimmte Zeit lang die obere Grenze des o. g. Temperaturbereichs überschreitet (die Temperatur des entsprechenden Karosserieabschnitts z. B. 5 Minuten lang 200°C beträgt). There may be a loss of quality of the applied coating or (lacquer) layer if the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c or a section thereof during the above, for. B. about 15 minutes long curing or drying period z. B. falls below the lower limit of the above-mentioned temperature range for a certain time (the temperature of the corresponding body section is, for example, only 160 ° C. for 10 minutes), or z. B. exceeds the upper limit of the above-mentioned temperature range for a certain time (the temperature of the corresponding body section is, for example, 200 ° C. for 5 minutes).

Besonders kritisch ist die Aufwärmphase. Einerseits sollte z. B. die Temperatur der zirkulierenden Luft hier möglichst hoch sein, damit sich die jeweilige Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c möglichst schnell erwärmen kann, wodurch die Herstellzeit verkürzt, und die Herstellkosten verringert werden. Andererseits kann eine zu hohe Temperatur der zirkulierenden Luft dazu führen, dass - noch bevor z. B. die gegenüber der zirkulierenden Luft weniger stark (oder z. B. (fast) überhaupt nicht exponierten) Karosserieflächen, die o. g. Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperatur (bzw. zumindest die untere Grenze des Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperaturbereichs) erreichen, die Temperatur von gegenüber der zirkulierten Luft relativ stark exponierten Karosserieflächen, z. B. die Karosserieaußenflächen, zu stark ansteigt (z. B. deren Temperatur die obere Grenze des Aushärtungs- bzw. Trocknungstemperaturbereichs überschreitet). The warm-up phase is particularly critical. On the one hand, z. B. the temperature of the circulating air here should be as high as possible so that the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c can heat up as quickly as possible, thereby shortening the manufacturing time and reducing the manufacturing costs. On the other hand, too high a temperature of the circulating air can lead to - even before e.g. B. body surfaces that are less exposed to the circulating air (or e.g. (almost) not exposed at all) reach the above-mentioned curing or drying temperature (or at least the lower limit of the curing or drying temperature range), the temperature of body surfaces relatively strongly exposed to the circulated air, e.g. B. the body outer surfaces, increases too much (z. B. whose temperature exceeds the upper limit of the curing or drying temperature range).

Aus diesen Gründen kann es von hohem Interesse sein, vorab festzustellen, ob - bei (vollständig, teilweise, oder im wesentlichen vorgegebenen) Prozessparametern - bei einer bestimmten Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c beim Durchttansport durch den Ofen 4 die o. g. für einen qualitätsmäßig einwandfreien Aushärtungs- bzw. Trocknungsprozeß erforderlichen Karosserie-Temperatur-Bedingungen eingehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann es aus den o. g. Gründen wichtig sein, für den Ofen 4 die o. g. Prozeßparameter (Vorschubgeschwindigkeit v, Beheizung der aktiven Strahlflächen 6a, 6b, 6c, etc.) optimal einzustellen. For these reasons, it can be of great interest to determine in advance whether - with (completely, partially, or essentially specified) process parameters - the above-mentioned ones for a particular vehicle body 2 a, 2 b, 2 c during transport through the furnace 4 the body-temperature conditions required for the quality of the curing or drying process. Alternatively or additionally, it may be important for the reasons mentioned above to optimally set the above-mentioned process parameters (feed speed v, heating of the active beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c, etc.) for the furnace 4 .

Dies wird hier nicht (bzw. nicht ausschließlich) mit Hilfe einer "Trial and Error"-Methode (unter Verwendung von Fahrzeugkarosserie-Prototypen) erreicht. This is not done here (or not exclusively) with the help of a "trial and error" method (using vehicle body prototypes) achieved.

Stattdessen wird z. B. am Rechner 12 (oder an einem beliebigen weiteren Rechner, der nicht mit dem Ofen 4 verbunden zu sein braucht) mit Hilfe eines auf dessen Speichereinrichtung 13 oder einer beliebigen anderen Speichereinrichtung gespeicherten Simulations- Softwareprogramms eine auf einer Finite-Elemente-Methode (FEM bzw. Finite Elements Method) beruhende Simulation des Aushärte- bzw. Trocknungs Vorgangs durchgeführt. Instead, e.g. B. on the computer 12 (or on any other computer that does not need to be connected to the furnace 4 ) using a simulation software program stored on its storage device 13 or any other storage device on a finite element method (FEM or Finite Elements Method) based simulation of the curing or drying process.

Ziel der Simulation ist es z. B., "vorab zu klären", ob bei einer bestimmten Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c mit dem Ofen 4 ein z. B. hinsichtlich Qualität und Produktionszeit bzw. Produktionskosten akzeptabler Aushärtungs- bzw. Trocknungsprozeß durchgeführt werden kann (alternativ oder zusätzlich kann die Simulation beispielsweise dazu dienen, vorab die Prozessparameter des Ofens 4 so einzustellen, dass ein hinsichtlich Qualität und Produktionszeit bzw. Produktionskosten optimales Ergebnis erreicht wird). Mit "Vorabklärung" ist hier gemeint, dass eine neue Farhzeugkarosserie nicht physikalisch, sondern nur als entsprechendes Rechenmodell vorliegt. The aim of the simulation is e.g. B., "clarify in advance" whether with a particular vehicle body 2 a, 2 b, 2 c with the furnace 4 a z. B. in terms of quality and production time or production costs acceptable curing or drying process can be carried out (alternatively or additionally, the simulation can serve, for example, to set the process parameters of the oven 4 in advance so that an optimal result in terms of quality and production time or production costs is achieved becomes). By "preliminary clarification" is meant here that a new vehicle body is not available physically, but only as a corresponding calculation model.

Die ermittelten Prozessparameter bzw. die ermittelten Prozessparameter repräsentierende Daten werden dann vom Simulations-Softwareprogramm an das Steuersoftware-Programm übergeben (- alternativ kann die Funktion des Simulations- und des Steuersoftware- Programms z. B. auch von ein- und demselben Softwareprogramm erfüllt werden -), so dass die Steuereinrichtung 11 (bzw. das Steuer-Softwareprogramm) dann bei der Aushärtung und Trocknung von reell vorhanden Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c im Ofen 4 die Vorschubgeschwindigkeit v, die Beheizung der aktiven Strahlflächen 6a, 6b, 6c, etc. entsprechend steuert. The determined process parameters or data representing the determined process parameters are then transferred from the simulation software program to the control software program (alternatively, the function of the simulation and control software programs can also be performed by one and the same software program, for example - ), so that the control device 11 (or the control software program) then during the hardening and drying of vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c in the oven 4, the feed speed v, the heating of the active beam surfaces 6 a, 6 b , 6 c, etc. controls accordingly.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel erfolgt bei der Simulation lediglich eine Grobeineinstellung der Prozessparameter. Die Feineinstellung der Prozessparameter erfolgt - im Anschluß an die Simulation - mit Hilfe eines den herkömmlichen "Trial and Error"-Verfahren entsprechenden "Trial and Error"-Verfahrens (d. h., indem mit Hilfe von Fahrzeugkarosserie- Prototypen am Ofen 4 entsprechende Versuchsreihen durchgeführt werden). In an alternative exemplary embodiment, only a rough adjustment of the process parameters takes place during the simulation. The process parameters are fine-tuned - after the simulation - using a "trial and error" method corresponding to the conventional "trial and error" method (ie by carrying out 4 series of tests on vehicle body prototypes) ,

Zur Simulation des Aushärte- bzw. Trocknungs Vorgangs wird ein Finite-Element-Modell der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c verwendet. Um dies zu erzeugen, kann ein (zur Berechnung bzw. Simulation anderer Größen, z. B. der mechanischen Beanspruchung der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c verwendetes) Rechennetz verwendet werden, welches in die Speichereinrichtung 13 eingelesen wird. A finite element model of the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is used to simulate the curing or drying process. In order to generate this, a computer network (which is used for calculating or simulating other variables, for example the mechanical stress on the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c) can be used, which is read into the memory device 13 .

Das Mechanik-Simulations-Rechennetz wird dann so angepasst, dass es - wie hier - zur Simulation der thermischen Beanspruchung der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c anhand eines Finite-Elemente-Verfahrens verwendet werden kann. The mechanical simulation computer network is then adapted so that it can - as here - be used to simulate the thermal stress on the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c using a finite element method.

Beim zur Simulation der thermischen Beanspruchung verwendeten Finite-Elemente-Modell der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c sind die Fahrzeugkarosserieflächen jeweils in eine Vielzahl von jeweils zwischen mehreren, z. B. drei oder vier Bezugspunkten - Knoten - aufgespannten, aneinander angrenzende (z. B. ebene) Bezugsflächen - finite Karosserieflächen- Elemente 21, 22, 23 bzw. "Temperatur-Zellen" - unterteilt. Die Temperatur an den Knoten ist das Ergebnis der Finiten-Elemente Berechnung. Die Randbedingungen (Konvektion, Wärmestrom aufgrund der Strahlung) werden an der Ober- und Unterseite von den Bezugsflächen ermittelt. Dazu wird von jeder Bezugsfläche bzw. "Temperatur-Zelle" eine mittlere Temperatur angenommen. In the case of the finite element model of the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c used to simulate the thermal stress, the vehicle body surfaces are each divided into a plurality of between several, e.g. B. three or four reference points - nodes - spanned, adjacent (z. B. flat) reference surfaces - finite body surface elements 21 , 22 , 23 or "temperature cells" - divided. The temperature at the nodes is the result of the finite element calculation. The boundary conditions (convection, heat flow due to radiation) are determined on the top and bottom of the reference surfaces. For this purpose, an average temperature is assumed from each reference surface or "temperature cell".

Zur Simulation des Aushärte- bzw. Trocknungs-Vorgangs wird im Rechner 12 zusammen mit dem o. g. Finite-Element-Modell der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c eine Beschreibung des Ofens 4 unter Zuhilfenahme bestimmter Parametern verwendet. Durch das Simulations-Softwareprogramm wird die Lage eines bestimmten Karosserieflächen-Elements 21, 22, 23 in Bezug auf weitere Karosserieflächen-Elemente, und in Bezug auf bestimmte Komponenten des Ofens 4 ((Düsen 5a, 5b, 5c, aktive Strahlflächen 6a, 6b, 6c, sonstige Flächen 7a, 7b, 7c, etc.) ermittelt und gespeichert. Somit liegen für jedes Karosserieflächen- Element 21, 22, 23 die entsprechenden Werte und Zuordnungen vor. In order to simulate the curing or drying process, a description of the oven 4 with the aid of certain parameters is used in the computer 12 together with the above-mentioned finite element model of the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c. The position of a specific body surface element 21 , 22 , 23 in relation to further body surface elements and in relation to specific components of the furnace 4 ((nozzles 5 a, 5 b, 5 c, active jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c, other surfaces 7 a, 7 b, 7 c, etc.) are determined and stored, so that the corresponding values and assignments are available for each body surface element 21 , 22 , 23 .

Außer den o. g., die Lage der Ofenkomponenten beschreibenden Parameter werden zur Simulation durch das Programm u. a. noch die folgenden Ofenparameter verwendet: Lufttemperatur im Ofen 4 (ggf. in Abhängigkeit von der Lage im Ofen (wobei z. B. für Durchlauftrockner von zeitlich konstanten Temperaturverhältnissen ausgegangen wird) und/oder - bei Simulation des Ofenaufheizvorgangs oder bei Stationstrocknern - in Abhängigkeit von der Zeit), Temperatur der Innenwand 17 des Ofens (bzw. Temperatur der beheizten Strahlflächen 6a, 6b, 6c, der Schwarzstrahl-Flächen 7a, 7b, 7c, und der übrigen Innenwand, d. h. ggf. in Abhängigkeit vom Ort und/oder - bei Simulation des Ofenaufheizvorgangs - in Abhängigkeit von der Zeit), sowie die o. g. Wärmeübergangszahl α (ggf. in Abhängigkeit von der Lage im Ofen 4). In addition to the above-mentioned parameters describing the location of the oven components, the following oven parameters are also used for the simulation by the program: Air temperature in the oven 4 (possibly depending on the location in the oven (whereby for continuous dryers, for example, temperature conditions are constant over time) ) and / or - when simulating the oven heating process or with station dryers - depending on the time), temperature of the inner wall 17 of the oven (or temperature of the heated jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c, the black jet surfaces 7 a, 7 b, 7 c, and the rest of the inner wall, ie possibly depending on the location and / or - when simulating the furnace heating process - depending on the time), and the abovementioned heat transfer coefficient α (possibly depending on the position in the furnace 4 ).

Diese Parameter zur Ofenbeschreibung, die in der Simulation notwendig sind, werden mit Messungen von Karosserietemperaturen in real vorhandenen Öfen 4 mit real vorhandenen Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c kalibriert, und später die entsprechend ermittelten Parameter in den Rechner 12 eingegeben und mit anderen, ggf. noch nicht real existierenden Karosserien in der Simulation angewendet. Das Kalibrieren der Parameter zur Ofenbeschreibung erfolgt durch eine Folge von Simulationen, bei denen jeweils ein Vergleich mit der Messung und eine entsprechende Anpassung der Parameter erfolgt. These parameters for the furnace description, which are necessary in the simulation, are calibrated with measurements of body temperatures in actually existing furnaces 4 with actually existing vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c, and later the correspondingly determined parameters are entered into the computer 12 and with others , possibly not yet existing bodies used in the simulation. The parameters for the furnace description are calibrated by a sequence of simulations, in each of which a comparison with the measurement and a corresponding adjustment of the parameters is carried out.

Die Simulation bzw. Berechnung der thermischen Beanspruchung der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c wird hier, wie im folgenden noch genauer erläutert wird, auf - aus der Form der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c bzw. der Lage der jeweiligen finiten Karosserieflächen-Elemente in Bezug auf weitere Karosserieflächen-Elemente, und in Bezug auf Komponenten des Ofens 4 (Düsen 5a, 5b, 5c, aktive Strahlflächen 6a, 6b, 6c, etc.) abgeleitete - thermische Randbedingungen beschränkt. Das Strömungsfeld der Luft um die Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c wird nicht simuliert und ggf. durch die Vorgabe von Wärmeübergangszahlen für die Konvektion berücksichtigt. Der Wärmeeintrag durch Strahlung in die Fahrzeugkarosserie wird durch einen spezielles automatisiertes anpassen der Konvektionswerte näherungsweise einbezogen. In dieser Beschreibung werden die Bezeichnungen so verwendet, wie sie beim Aufheizen eines Bleches vorkommen. Zu beachten ist zudem, das die Simulation auch das Abkühlen und damit die Wärmeabgabe aus der Karosserie erfasst. Es kann vorkommen, das einige Bereiche der Karosserie aufgeheizt werden, andere abgekühlt. The simulation or calculation of the thermal stress of the respective vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is here, as will be explained in more detail below, from - the shape of the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c or the position of the respective finite body surface elements with respect to further body surface elements, and with respect to components of the furnace 4 (nozzles 5 a, 5 b, 5 c, active jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c, etc.) derived - thermal boundary conditions limited. The flow field of the air around the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is not simulated and possibly taken into account by specifying heat transfer coefficients for the convection. The heat input by radiation into the vehicle body is approximately included by a special automated adjustment of the convection values. In this description, the designations are used as they occur when a sheet is heated. It should also be noted that the simulation also records the cooling and thus the heat emission from the body. It can happen that some areas of the body are heated, others cool down.

Die Lagekriterien aus der Form der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c bzw. der Lage der jeweiligen finiten Karosserieflächen-Elemente in Bezug auf weitere Karosserieflächen-Elemente, und in Bezug auf Komponenten des Ofens 4 (Düsen 5a, 5b, 5c, aktive Strahlflächen 6a, 6b, 6c, etc.) werden vom Simulations-Softwareprogramm - auf Basis der o. g. Finite-Element- Modelle der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c und der Beschreibung des Ofens 4 - automatisch berechnet. The position criteria from the shape of the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c or the position of the respective finite body surface elements in relation to further body surface elements, and in relation to components of the furnace 4 (nozzles 5 a, 5 b, 5 c, active beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c, etc.) are automatically calculated by the simulation software program - based on the above-mentioned finite element models of the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c and the description of the furnace 4 ,

In Fig. 3 sind schematisch mehrere bei der Simulation verwendete Kaxosserieflächen- Elemente 21, 22, 23 dargestellt. Zur Ermittlung der für das jeweilige Karosserieflächen- Element 21, 22, 23 geltenden, oben erwähnten thermischen Randbedingungen (bzw. von diese repräsentierenden Parametern) wird für jedes Element 21, 22, 23 eine bestimmte Anzahl von Suchrichtungen (hier durch die Pfeile S1, S2, S3, S4 bzw. die Pfeile S1', S2' angedeutet) verwendet. Die Suchrichtungen sind z. B. jeweils gegenüber dem Normalen-Vektor n1, n2, n3 und einem mittleren Punkt des jeweiligen Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 definiert. In Fig. 3, a plurality Kaxosserieflächen- used in the simulation are schematically elements 21, 22 shown 23rd To determine the prevailing for the Karosserieflächen- element 21, 22, 23, the above-mentioned thermal boundary conditions (or of representing these parameters), for each element 21, 22, 23 a certain number of search directions (here by the arrows S1, S2 , S3, S4 or the arrows S1 ', S2' indicated) used. The search directions are e.g. B. each defined with respect to the normal vector n1, n2, n3 and a central point of the respective body surface element 21 , 22 , 23 .

Für jeweils mehrere Karosserieflächen-Elemente 21, 22, 23, insbesondere für sämtliche Elemente 21, 22, 23 wird jeweils die gleiche Anzahl an Suchrichtungen verwendet, z. B. vier bis acht, insbesondere sechs verschiedene Suchrichtungen. The same number of search directions is used in each case for a plurality of body surface elements 21 , 22 , 23 , in particular for all elements 21 , 22 , 23 , e.g. B. four to eight, especially six different search directions.

Die verschiedenen bei einem bestimmten Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 verwendeten Suchrichtungen sind gleichmäßig (bzw. im Wesentlichen gleichmäßig) im Raum verteilt (jeweils zwei benachbarte Suchrichtungen der bei einem bestimmten Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 verwendeten Suchrichtungen sind somit mit einem bestimmten, für sämtliche benachbarte Suchrichtungen des jeweiligen Elements 21, 22, 23 identische Raumwinkel β zueinander angeordnet - bei Verwendung von z. B. jeweils sechs verschiedenen Suchrichtungen pro Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 deuten die den jeweiligen Suchrichtungen zugeordneten Pfeile S1, S2, S3, S4 dann in die Ecken eines das jeweilige Element 21, 22, 23 zentral umschließenden Isokaeders.) The different search directions used in a specific body surface element 21 , 22 , 23 are evenly (or essentially uniformly) distributed in space (two adjacent search directions of the search directions used in a specific body surface element 21 , 22 , 23 are thus one certain solid angles β, which are identical for all adjacent search directions of the respective element 21 , 22 , 23, are arranged with respect to one another - when using, for example, six different search directions per body surface element 21 , 22 , 23 , the arrows S1, S2 assigned to the respective search directions indicate , S3, S4 then into the corners of an isocahedron centrally enclosing the respective element 21 , 22 , 23. )

Die Ausrichtung der Suchrichtungen von zwei aneinander angrenzenden Karosserieflächen- Elementen 21, 22 gegenüber dem jeweiligen Normalen-Vektor n1, n2, n3 ist um jeweils um einen bestimmten, z. B. zwischen 5° und 45°, insbesondere zwischen 10° und 35° liegenden Winkel verdreht (z. B. schließt die beim ersten Element 21 verwendete Suchrichtung S1 gegenüber dem Normalen-Vektor n1 einen Winkel γ ein, und die entsprechende, beim ans erste Element 21 angrenzenden zweiten Element 22 verwendete Suchrichtung S1' gegenüber dem entsprechenden Normalen-Vektor n2 einen - vom Winkel γ (um zwischen 5° und 45°, insbesondere zwischen 10° und 35°) unterschiedlichen - Winkel γ'). The alignment of the search directions of two adjoining body surface elements 21 , 22 with respect to the respective normal vector n1, n2, n3 is in each case by a specific, e.g. B. rotated between 5 ° and 45 °, in particular between 10 ° and 35 ° (for example, the search direction S1 used in the first element 21 includes an angle γ relative to the normal vector n1, and the corresponding angle in ans first element 21 adjacent second element 22 used search direction S1 'with respect to the corresponding normal vector n2 an angle γ' different from the angle γ (by between 5 ° and 45 °, in particular between 10 ° and 35 °).

Dadurch wird erreicht, dass sich die bei der auf den o. g. thermischen Randbedingungen beruhenden Simulationsrechnung jeweils bei einzelnen Karosserieflächen-Elementen 21, 22, 23 auftretende Fehler aufgrund der nur wenigen Suchrichtungen (besser) herausmitteln. It is thereby achieved that the errors occurring in the simulation calculation based on the abovementioned thermal boundary conditions for individual body surface elements 21 , 22 , 23 are (better) averaged out due to the only a few search directions.

Das Simulations-Softwareprogramm ermittelt für jede Suchrichtung jedes Karosserieflächen- Elements 21, 22, 23, ob und wenn ja, mit welchem Abstand vom jeweiligen Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 - vom jeweiligen Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 aus sichtbar bzw. auf Sichtlinie liegend - ein weiteres Karosserieflächen-Element 24 angeordnet ist, oder ob in dieser Richtung - vom jeweiligen Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 aus sichtbar - eine Komponente des Ofens angeordnet ist (und wenn ja, um was für eine Ofen- Komponente es sich handelt, und welchen Abstand diese Ofen-Komponente vom jeweiligen Karosserieflächenelement 21, 22, 23 aufweist - dadurch kann z. B. die Stärke der Wirkung der jeweiligen Ofen-Komponente auf das jeweilige Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 abgeschätzt werden). For each search direction of each body surface element 21 , 22 , 23 , the simulation software program determines whether and if so, with what distance from the respective body surface element 21 , 22 , 23 - from the respective body surface element 21 , 22 , 23 visible or lying on line of sight - a further body surface element 24 is arranged, or whether in this direction - visible from the respective body surface element 21 , 22 , 23 - a component of the furnace is arranged (and if so, what kind of furnace) component it is, and what distance these furnace component from the respective body surface member 21, 22, comprises 23 -. this allows, for example, the strength of the effect are the respective furnace component on the respective body surfaces element 21, 22, estimated 23 ).

Beispielsweise ist - wie in Fig. 3 durch die Strichpunktlinie T1 angedeutet - in Suchrichtung S1 vom ersten Element 21 aus auf "sichtbare Weise" ein weiteres Karosserieflächen- Elementen 24 angeordnet (weitere, ggf. hinter dem Karosserieflächen-Element 24 - auf der Verlängerung der Strichpunktlinie T1, d. h. der gepunkteten Linie U1 liegende - Karosserieflächen-Elemente bzw. Ofen-Komponenten werden vom Karosserieflächen-Element 24 verdeckt, und werden vom Simulations-Softwareprogramm nicht berücksichtigt). For example - as indicated by the dash-dot line T1 in FIG. 3 - a further body surface element 24 is arranged in the search direction S1 from the first element 21 in a "visible manner" (further, possibly behind the body surface element 24 - on the extension of the Dashed line T1, ie the body surface elements or furnace components lying on the dotted line U1 are covered by the body surface element 24 and are not taken into account by the simulation software program).

Die Ermittlung der einem bestimmten Karosserieflächen-Element 22, 23, 24 zugeordneten thermischen Randbedingungen (bzw. von entsprechenden Randbedingungs-Parametern) erfolgt somit dadurch, dass vom jeweiligen Karosserieflächen-Element 22, 23, 24 aus in bestimmten Suchrichtungen S1, S2, S3, S4 die Umgebung nach weiteren Karosserieflächen- Elementen bzw. Ofen-Komponenten "abgesucht" wird. The determination of the thermal boundary conditions (or corresponding boundary condition parameters) assigned to a specific body surface element 22 , 23 , 24 is thus carried out by starting from the respective body surface element 22 , 23 , 24 in specific search directions S1, S2, S3, S4 the environment is "searched" for further body surface elements or furnace components.

Die Abschätzung der Wirkung von Düsen 5a, 5b, 5c, 5d wird anders ermittelt: Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, werden hierbei nicht vom jeweiligen Karosserieflächen-Element 22, 23, 24 ausgehenden Suchrichtungen S1, S2, S3, S4 verwendet, sondern Suchrichtungen S, S' die von der jeweils untersuchten Düse 5a ausgehen. Dabei werden pro Düse 5a, 5b, 5c, 5d wesentlich mehr Suchrichtungen verwendet, als bei den Karosserieflächen-Elementen 22, 23, 24 (z. B. von jeder Düse oder Düsenreihe zu jedem mittleren Punkt eines Karosserieflächen- Elementes 22, 23, 24. The estimation of the effect of nozzles 5 a, 5 b, 5 c, 5 d is determined differently: As is shown schematically in FIG. 4, search directions S1, S2, S3 that do not emanate from the respective body surface element 22 , 23 , 24 are used here , S4, but search directions S, S 'which start from the nozzle 5 a being examined. In this case, significantly more search directions are used per nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d than with the body surface elements 22 , 23 , 24 (for example from each nozzle or row of nozzles to each central point of a body surface element 22 , 23 , 24 .

Das Simulations-Softwareprogramm ermittelt zum einen für jede Suchrichtung S, S' jeder Düse 5a, 5b, 5c, 5d, ob und wenn ja, mit welchem Abstand von der Düse 5a, 5b, 5c, 5d - von der jeweiligen Düse 5a, 5b, 5c, 5d aus sichtbar - Karosserieflächen-Elemente 21, 22, 23, 24 angeordnet sind (dies trifft hier z. B. für das Karosserieflächen-Element 24 zu (Suchrichtung S'), sowie z. B. für das Karosserieflächen-Element 23 (Suchrichtung S)). On the one hand, the simulation software program determines for each search direction S, S 'of each nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d whether and if so, with what distance from the nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d - visible from the respective nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d - body surface elements 21 , 22 , 23 , 24 are arranged (this applies here, for example, to body surface element 24 (search direction S ' ), and for example for the body surface element 23 (search direction S)).

Zusätzlich wird berücksichtigt, dass die von der jeweiligen Düse 5a, 5b, 5c, 5d ausgeströmte Luft z. B. an Kanten von z. B. zwischen der Düse 5a, und dem jeweils untersuchten Karosserieflächen-Element 21, 22, 23 liegenden Karosserieflächen-Elementen (hier z. B.: dem Karosserieflächen-Element 24) gestreut bzw. der entsprechende Luftstrom dort aufgeweitet wird. In addition, it is taken into account that the air flowing out of the respective nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d z. B. at edges of z. B. between the nozzle 5 a, and the body surface element 21 , 22 , 23 lying under investigation body surface elements (here, for example: the body surface element 24 ) are scattered or the corresponding air flow is expanded there.

Deshalb ermittelt das Simulations-Softwareprogramm zusätzlich, ob Karosserieflächen- Elemente 21, 22, 23, 24 im Streubereich des Düsen-Luftstroms angeordnet sind (dies trifft hier z. B. für das Karosserieflächen-Element 22 zu (Pfeil S"), sowie z. B. für das Karosserieflächen-Elemente 21 (Pfeil S''')). Dabei wird zusätzlich noch die Stärke der Wirkung der jeweiligen Düse 5a, 5b, 5c, 5d auf das jeweilige, im Luftstrom-Streubereich liegende Karosserieflächen-Element 21, 22 abgeschätzt (z. B. anhand der Größe des Streuwinkels δ - je kleiner der Streuwinkel δ, desto größer die Wirkung der Düse 5a, 5b, 5c, 5d -, und anhand des Abstands des jeweiligen Karosserieflächen-Elements 21, 22 vom den Luftstrom streuenden Karosserieflächen-Element 24, sowie dessen Abstand zur Düse 5a, 5b, 5c, 5d). Therefore, the simulation software program additionally determines whether body surface elements 21 , 22 , 23 , 24 are arranged in the scattering area of the nozzle airflow (this applies here, for example, to body surface element 22 (arrow S "), and e.g. B. for the body surface elements 21 (arrow S ″ ″). The strength of the effect of the respective nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d on the respective body surfaces lying in the airflow scattering region is also shown -Element 21 , 22 estimated (e.g. based on the size of the scattering angle δ - the smaller the scattering angle δ, the greater the effect of the nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d -, and on the basis of the distance between the respective body surfaces -Elements 21 , 22 from the airflow-scattering body surface element 24 , and its distance from the nozzle 5 a, 5 b, 5 c, 5 d).

Wie oben erläutert, werden die Fahrzeugkarosserien 2a, 2b, 2c mit einer bestimmten (konstanten, oder alternativ: variablen) Vorschubgeschwindigkeit v durch den Ofen 4 hindurchtransportiert. Zur Vereinfachung der Simulation wird durch das hier verwendete Simulations- Softwareprogamm die Wirkung einer einzelnen Düse 5a so angenähert, dass statt mit der einzelnen Düse 5a mit einer mehrere Düsen umfassenden, auf einer Linie parallel zur Vorschubrichtung liegenden Düsenreihe gerechnet wird, deren Wirkung auf ein bestimmtes Karosserieflächen-Element unabhängig von der Zeit ist (d. h. es wird so getan, als ruhe die Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c in Bezug auf den Ofen 4 bzw. in Bezug auf die Düsenreihe (d. h. als betrage die Vorschubgeschwindigkeit 0 km/h)). As explained above, the vehicle bodies 2 a, 2 b, 2 c are transported through the furnace 4 at a specific (constant, or alternatively: variable) feed speed v. To simplify the simulation, the simulation software program used here approximates the effect of a single nozzle 5 a in such a way that instead of using the individual nozzle 5 a, a row of nozzles comprising a plurality of nozzles and lying on a line parallel to the feed direction is expected, the effect of which a certain body surface element is independent of the time (that is, it is pretended that the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is resting with respect to the furnace 4 or in relation to the row of nozzles (that is, as if the feed speed is 0 km /H)).

Durch die oben erläuterte Vorgehensweise werden vom Simulations-Softwareprogramm den einzelnen Karosserieflächen-Elementen 21, 22, 23, 24 somit nach bestimmten, oben beschriebenen Lagekriterien thermische Randbedingungs-Parameter zugeordnet (Lage im Wirkungsbereich von Düsen 5a, 5b, 5c, 5d (und Stärke der jeweiligen Wirkung), Lage im Wirkungsbereich von beheizten Strahlflächen 6a, 6b, 6c (und Stärke der jeweiligen Wirkung), Lage im Wirkungsbereich von Schwarzstrahlflächen 7a, 7b, 7c (und Stärke der jeweiligen Wirkung), etc.). Using the procedure explained above, the simulation software program assigns the individual body surface elements 21 , 22 , 23 , 24 thermal boundary condition parameters according to certain position criteria described above (position in the area of action of nozzles 5 a, 5 b, 5 c, 5 d (and strength of the respective effect), position in the effective range of heated jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c (and strength of the respective effect), position in the effective range of black jet surfaces 7 a, 7 b, 7 c (and strength of the respective effect ), Etc.).

Als zusätzlicher Randbedingungs-Parameter wird vom Simulations-Softwareprogramm automatisch ermittelt, ob a) das jeweilige Karosserieflächen-Element (überwiegend) "frei" liegt, d. h. relativ stark mit der Umgebungsluft in Wechselwirkung tritt (dies gilt z. B. für die dem Fahrgastraum zugehörigen Karosserieflächenelemente), oder ob b) das jeweilige Karosserieflächen-Element (im wesentlichen) von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossen ist (d. h. keine oder nur sehr wenig Umgebungsluft mit dem jeweiligen Element in Wechselwirkung tritt), oder ob es sich c) um ein Karosserieflächen-Element (z. B. ein Karosserieflächen- Element des Kofferraums) handelt, welches - obwohl im wesentlichen von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossen - dennoch in beachtlichem Ausmaß mit der Umgebungsluft in Wechselwirkung tritt (z. B. deshalb, weil im Kofferraum relativ große Belüftungsöffnungen vorgesehen sind, über die Umgebungsluft in den Kofferraum gelangen kann) - oder in welchem Ausmaß ein bestimmtes Karosserieflächen-Element zwischen den genannten "Extremfällen" a) bzw. c) liegt. As an additional boundary condition parameter, the simulation software program automatically determines whether a) the respective body surface element is (predominantly) "exposed", ie it interacts relatively strongly with the ambient air (this applies, for example, to those associated with the passenger compartment Body surface elements), or whether b) the respective body surface element (essentially) is enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (ie no or very little ambient air interacts with the respective element), or whether it is c) is a body surface element (e.g. a body surface element of the trunk) which, although essentially enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c, nevertheless interacts to a considerable extent with the ambient air ( e.g. because relatively large ventilation openings are provided in the trunk, can get into the trunk via the ambient air) - or in which The extent of a certain body surface element lies between the "extreme cases" a) and c) mentioned.

Falls der Fall a) vorliegt, wird das jeweilige Karosserieflächen-Element relativ stark durch auf Konvektion beruhendem Wärmetransport für die vom Düseneinfluß verwirbelten Luft erwärmt - siehe die o. g. Formel (2) -. Dieser Wärmestrom aufgrund der Konvektion ist dann meistens groß im Verhälitnis zu dem Wärmestrom aufgrund der Strahlung - siehe die o. g. Formel (1) -. Beim Fall c) erfolgt die Erwärmung des jeweiligen Karosserieflächen-Elements eventuell überwiegend über Wärmestrahlung, und zwar durch von in der Nähe des jeweiligen Karosserieflächen-Elements angeordnete, Wärme abstrahlende Karosserieflächen-Elemente. If the case a) is present, the respective body surface element becomes relatively strong Convection based heat transport for the air swirled by the influence of the nozzle warmed - see the above Formula (2) -. This heat flow due to convection is then mostly large in relation to the heat flow due to the radiation - see the above. Formula 1) -. In case c), the respective body surface element is heated possibly mainly through heat radiation, namely from near the respective Body surface element arranged, heat radiating body surface elements.

Bei der vom Simulations-Softwareprogramm durchgeführten Simulation wird die durch Wärmestrahlung (z. B. von den Strahlflächen 6a, 6b, 6c, den Schwarzstrahl-Flächen 7a, 7b, 7c, sowie von in der Nähe des jeweiligen Karosserieflächen-Elements angeordneten, Wärme abstrahlenden Karosserieflächen-Elementen) hervorgerufene Erwärmung des Karosserieflächen-Elements nicht auf Grundlage einer exakten Rechnung erfasst (d. h. nicht gemäß der o. g. Formeln (1)), sondern basierend auf einer "angepaßten" Konvektionsrechung (d. h. unter Verwendung einer der o. g. Formel (2) - dQ/dt = (T_U - T_K)αA_K - entsprechenden Formel, unter Anpassung der folgenden Variablen: i) der Umgebungstemperatur (d. h. statt mit der tatsächlichen bzw. geschätzten Umgebungstemperatur T_U wird mit einer angepassten Umgebungstemperatur T_U' gerechnet), und/oder der Wärmeübergangszahl α (d. h. statt mit der tatsächlichen bzw. geschätzten Wärmeübergangszahl α wird mit einer angepassten Wärmeübergangszahl α' gerechnet). In the simulation carried out by the simulation software program, the heat radiation (e.g. from the beam surfaces 6 a, 6 b, 6 c, the black beam surfaces 7 a, 7 b, 7 c, as well as from in the vicinity of the respective body surfaces -Elements arranged, heat-radiating body surface elements) caused heating of the body surface element not recorded on the basis of an exact calculation (ie not according to the above formulas (1)), but based on an "adapted" convection calculation (ie using one of the above Formula (2) - dQ / dt = (T _U - T _K ) αA _K - corresponding formula, adapting the following variables: i) the ambient temperature (ie instead of the actual or estimated ambient temperature T _U , an adjusted ambient temperature T _U 'calculated), and / or the heat transfer coefficient α (ie instead of the actual or estimated heat transfer coefficient α, an adapted heat transfer coefficient α' is used chnet).

Die Anpassung der o. g. Variablen erfolgt - für jedes Karosserieflächen-Element separat - in Abhängigkeit von den für das jeweilige Karosserieflächen-Element ermittelten thermischen Randbedingungs-Parametern (Lage im Wirkungsbereich von Düsen 5a, 5b, 5c, 5d (und Stärke der jeweiligen Wirkung), Lage im Wirkungsbereich von beheizten Strahlflächen 6a, 6b, 6c (und Stärke der jeweiligen Wirkung), Lage im Wirkungsbereich von Schwarzstrahlflächen 7a, 7b, 7c (und Stärke der jeweiligen Wirkung), Lage in Bezug auf andere Karosserieflächen- Elemente, etc.). The above-mentioned variables are adjusted - separately for each body surface element - depending on the thermal boundary condition parameters determined for the respective body surface element (position in the effective range of nozzles 5 a, 5 b, 5 c, 5 d (and strength of the respective effect), position in the effective range of heated jet surfaces 6 a, 6 b, 6 c (and strength of the respective effect), position in the effective range of black jet surfaces 7 a, 7 b, 7 c (and strength of the respective effect), position in relation on other body surface elements, etc.).

Bei von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossenen Karosserieflächen-Elementen (o. g. Fälle b) und c)) wird wie oben beschrieben bei der Anpassung der o. g. Variablen für ein bestimmtes Karosserieflächen-Element die von benachbarten Karosserieflächen-Elementen abgestrahlte Wärme berücksichtigt. Außerdem wird bei der Anpassung der o. g. Variablen bei von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossenen Karosserieflächen-Elementen (z. B. o. g. Fälle b) und c)) zusätzlich berücksichtigt, dass diese nicht, oder nur relativ schwach durch auf Konvektion beruhendem Wärmetransport erwärmt werden, weil der umschließende Raum die Luftbewegung behindert. Die Höhe der auf Konvektion beruhenden Erwärmung wird dadurch abgeschätzt, dass die Größe des von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossen Hohlraums, in dem das jeweilige Karosserieflächen-Element liegt, abgeschätzt wird (bzw., wie oben erläutert, der Abstand des jeweiligen Karosserieflächen-Elements von den dieses Element umgebenden Karosserieflächen-Elementen). In the case of body surface elements enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (above cases b) and c)), as described above, the heat emitted by neighboring body surface elements is taken into account when adapting the above variables for a specific body surface element , In addition, when adapting the above-mentioned variables in the case of body surface elements enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (for example cases b) and c)) above, it is additionally taken into account that these are not, or only relatively weakly due to Convection-based heat transport can be heated because the surrounding space hinders air movement. The amount of heating based on convection is estimated by estimating the size of the cavity enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c, in which the respective body surface element lies (or, as explained above, the distance of the respective body surface element from the body surface elements surrounding this element).

Des weiteren wird bei von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossenen Karosserieflächen-Elementen (z. B. o. g. Fälle b) und c)) nicht davon ausgegangen, dass die Umgebungstemperatur T_U gleich der Temperatur der Ofenluft außerhalb der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c ist. Stattdessen wird davon ausgegangen, dass die Umgebungstemperatur bei von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossenen Karosserieflächen-Elementen (z. B. o. g. Fälle b) und c)) ein Mittelwert ist aus der Temperatur der Ofenluft außerhalb der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c, und der Temperatur der das jeweilige Karosserieflächen-Element umgebenden Karosserieflächen-Elemente. Bei der Mittelung wird die Temperatur der Ofenluft außerhalb der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c um so höher gewichtet (und die Temperatur der das jeweilige Karosserieflächen-Element umgebenden Karosserieflächen-Elemente um so geringer), je größer der von der Fahrzeugkarosserie 2a, 2b, 2c umschlossene Hohlraum ist, in dem das jeweilige Karosserieflächen-Element liegt (bzw. je größer der Abstand des jeweiligen Karosserieflächen-Elements von den dieses Element umgebenden Karosserieflächen-Elementen ist). Furthermore, in the case of body surface elements enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (for example cases b) and c) above, it is not assumed that the ambient temperature T _{U is} equal to the temperature of the furnace air outside the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c. Instead, it is assumed that the ambient temperature in the case of body surface elements enclosed by the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c (for example cases b) and c) above is an average of the temperature of the furnace air outside the vehicle body 2 a , 2 b, 2 c, and the temperature of the body surface elements surrounding the respective body surface element. In the averaging, the temperature of the furnace air outside the vehicle body 2 a, 2 b, 2 c is weighted the higher (and the temperature of the body surface elements surrounding the respective body surface element is lower), the greater that of the vehicle body 2 a , 2 b, 2 c is enclosed cavity in which the respective body surface element lies (or the greater the distance of the respective body surface element from the body surface elements surrounding this element).

Bei der hier verwendeten für die Strahlung angepaßten Konvektionsrechung wird im Allgemeinen nur die Umgebungstemperatur-Variable T_U angepasst, es sei denn, diese würde bei der Anpassung einen vorbestimmten Schwellwert T_S überschreiten (z. B. die Temperatur der beheizten Strahlflächen 6a, 6b, 6c). Die Umgebungstemperatur-Variable wird dann dem Schwellwert entsprechend gewählt (d. h. T_U' = T_S), und dann die Wärmeübergangszahl α entsprechend angepasst (d. h. es wird dann mit einer angepassten Umgebungstemperatur- Variable T_U' = T_S, und mit einer angepassten Wärmeübergangszahl α' gerechnet). In the convection calculation used here for the radiation, generally only the ambient temperature variable T _{U is} adjusted, unless this would exceed a predetermined threshold value T _S during the adjustment (e.g. the temperature of the heated radiation surfaces 6 a, 6 b, 6 c). The ambient temperature variable is then selected according to the threshold value (ie T _U '= T _S ), and then the heat transfer coefficient α is adjusted accordingly (ie it is then adjusted with an adapted ambient temperature variable T _U ' = T _S , and with an adapted heat transfer coefficient α 'calculated).

Bei der Simulation ist die Karosserietemperatur eine Funktion abhängig von der Zeit. Gleichzeitig sind die Konvektionsxandbedingungen eine Funktion von der Karosserietemperatrur. Basierend auf der oben beschriebenen angepaßten Konvektionsrechnung wird - ausgehend von einer bestimmten Anfangstemperatur T_K0 der Karosserieflächen-Elemente zu einem Anfangs-Zeitpunkt t₀ - für jedes Karosserieflächen-Element unter Verwendung der für das jeweilige Karosserieflächen-Element geltenden angepaßten Konvektionsrechnungs-Formel dQ/dt = (T_U' - T_K0)αA_K bzw. dQ/dt = (T_U' - T_K0)α'A_K dessen Temperatur T_K1 zu einem darauffolgenden Zeitpunkt t₁ geschätzt. In the simulation, the body temperature is a function of time. At the same time, the convection xand conditions are a function of the body temperature. Based on the adapted convection calculation described above - starting from a certain initial temperature T _{K0 of} the body _surface elements at an initial time t ₀ - for each body surface element using the adapted convection calculation formula dQ / dt applicable to the respective body surface element = (T _U '- T _K0 ) αA _K or dQ / dt = (T _U ' - T _K0 ) α'A _K whose temperature T _{K1 is} estimated at a subsequent time t ₁ .

Daraufhin wird - für jedes Karosserieflächen-Element - aus dem Verlauf der Temperatur des jeweiligen Karosserieflächen-Elements (d. h. aufgrund einer (quadratischen) Extrapolationsrechnung unter Verwendung vorangegangener Temperaturwerte, hier der Temperaturwerte T_K0 und T_K1 des jeweiligen Karosserieflächen-Elements) dessen Temperatur zu einem weiteren, auf den Zeitpunkt t₁ folgenden Zeitpunkt t₂ abgeschätzt (Temperatur T_K2'). Thereupon - for each body surface element - the temperature of the respective body surface element (i.e. based on a (quadratic) extrapolation calculation using previous temperature values, here the temperature _values T _K0 and T _{K1 of} the respective body surface element) becomes its temperature further time t ₂ following the time t _{1 is} estimated (temperature T _K2 ').

Die geschätzten Temperaturwerte T_K2' dienen dann dazu, auf die oben beschriebene Weise entsprechende, von der Temperatur von Karosserieflächen-Elementen abhängige thermische Randbedingungs-Parameter entsprechen zu aktualisieren. The estimated temperature values T _K2 'then serve to update corresponding thermal boundary condition parameters corresponding to the temperature of body surface elements in the manner described above.

Auf Basis der aktualisierten thermischen Randbedingungs-Parameter wird dann die bei den verschiedenen Karosserieflächen-Elementen jeweils verwendete, angepasste Konvektionsrechnungs-Formel entsprechend aktualisiert (d. h. eine aktualisierte, angepasste Umgebungstemperatur-Variable T_U" verwendet, bzw. zusätzlich eine aktualisierte, angepasste Wärmeübergangszahl α"). On the basis of the updated thermal boundary condition parameters, the adapted convection calculation formula used for the various body surface elements is then updated accordingly (ie an updated, adapted ambient temperature variable T _U "is used, or in addition an updated, adapted heat transfer coefficient α" ).

Basierend auf der oben beschriebenen angepaßten Konvektionsxechnung wird dann - ausgehend von den für sämtliche Karosserieflächen-Elemente gemäß dem vorangegangenen Verfahrensschritt abgeschätzten Temperaturen T_K2' zum Zeitpunkt t₂ - für jedes Karosserieflächen-Element unter Verwendung der für das jeweilige Karosserieflächen-Element geltenden aktualisierten, angepaßten Konvektionsrechnungs-Formel dQ/dt = (T_U" - T_K2')αA_K bzw. dQ/dt = (T_U" - T_K2')α"A_K dessen Temperatur T_K2 berechnet (dieser Temperaturwert T_K2 weist eine höhere Genauigkeit auf, als der zunächst bei der Extrapolation ermittelte Temperaturwert T_K2'). Based on the adapted convection calculation described above - based on the temperatures T _K2 'estimated at time t ₂ for all body surface elements in accordance with the previous method step - for each body surface element using the updated, adapted, adjusted body Convection calculation formula dQ / dt = (T _U "- T _K2 ') αA _K or dQ / dt = (T _U " - T _K2 ') α "A _K calculates its temperature T _K2 (this temperature value T _K2 has a higher one Accuracy to than the temperature value T _K2 ') initially determined during the extrapolation.

Als nächstes wird entsprechend wie oben beschrieben - für jedes Karosserieflächen-Element - aus dem Verlauf der Temperatur des jeweiligen Karosserieflächen-Elements (d. h. aufgrund einer (quadratischen) Extrapolationsrechnung unter Verwendung zeitlich vorangegangener Temperaturwerte, hier der Temperaturwerte T_K0, T_K1 und T_K2 des jeweiligen Karosserieflächen-Elements) dessen Temperatur zu einem weiteren, auf den Zeitpunkt t₂ folgenden Zeitpunkt t₃ abgeschätzt (Temperatur T_K3'). Next, as described above - for each body surface element - from the course of the temperature of the respective body surface element (ie based on a (quadratic) extrapolation calculation using temporally preceding temperature values, here the temperature _values T _K0 , T _K1 and T _K2 des respective body surface element) whose temperature is estimated at a further time t ₃ following the time t ₂ (temperature T _K3 ').

Die geschätzten Temperaturwerte T_K3' dienen wiederum dazu, die entsprechenden, von der Temperatur der Karosserieflächen-Elemente abhängigen thermischen Randbedingungs- Parameter zu aktualisieren. Auf Basis der aktualisierten thermischen Randbedingungs- Parameter wird dann entsprechend wie oben beschrieben die bei den verschiedenen Karosserieflächen-Elementen jeweils verwendete, angepasste Konvektionsrechnungs-Formel entsprechend aktualisiert (d. h. eine aktualisierte, angepasste Umgebungstemperatur-Variable T_U''' verwendet, bzw. ggf. zusätzlich eine aktualisierte, angepasste Wärmeübergangszahl α'''). The estimated temperature values T _K3 'in turn serve to update the corresponding thermal boundary condition parameters which are dependent on the temperature of the body surface elements. On the basis of the updated thermal boundary condition parameters, the adapted convection calculation formula used in each case for the various body surface elements is then updated accordingly (ie an updated, adapted ambient temperature variable T _U '''is used or, if appropriate, additionally an updated, adapted heat transfer coefficient α ''').

Basierend auf der oben beschriebenen angepaßten Konvektionsrechnung wird dann - ausgehend von den für sämtliche Karosserieflächen-Elemente gemäß dem vorangegangenen Verfahrensschritt abgeschätzten Temperaturen T_K3' zum Zeitpunkt t₃ - für jedes Karosserieflächen-Element unter Verwendung der für das jeweilige Karosserieflächen-Element geltenden aktualisierten, angepaßten Konvektionsrechnungs-Formel dQ/dt = (T_U''' - T_K3')αA_K bzw. dQ/dt = (T_U''' - T_K3')α'''A_K - auf genauerer Weise als durch die o. g. Extrapolation - dessen Temperatur T_K3 berechnet, usw. Based on the adapted convection calculation described above - based on the temperatures T _K3 'estimated at time t ₃ for all body surface elements in accordance with the previous method step - for each body surface element using the updated, adapted, adjusted Convection calculation formula dQ / dt = (T _U '''- T _K3 ') αA _K or dQ / dt = (T _U '''- T _K3 ') α '''A _K - in a more precise way than through the Extrapolation - whose temperature T _{K3 is} calculated, etc.

Claims

1. A method for simulating heat transport processes, wherein a body ( 2 a, 2 b, 2 c) is divided into a plurality of calculation elements ( 21 , 22 ), and wherein the position of a first calculation element ( 21 , 22 ) with respect to at least one further calculation element ( 24 , 5 a) at least one thermal boundary condition parameter assigned to the first calculation element ( 21 , 22 ) is determined, and thereby the effect of heat transport caused by heat radiation or by forced convection in relation to the first calculation element ( 21 , 22 ) It is estimated that on the basis of the thermal boundary condition parameter, at least one convection parameter (T _U , α) that is normally used to calculate heat transport caused by free convection and is based on a functional relationship between temperature and heat transport is adapted accordingly.

2. The method according to claim 1, wherein the further calculation element ( 24 ) is part of the body ( 2 a, 2 b, 2 c), in particular part of a workpiece.

3. The method according to claim 2, wherein the workpiece is a body ( 2 a, 2 b, 2 c), in particular a vehicle body.

4. The method according to claim 1, wherein the further calculation element ( 5 a) is part of another body, in particular an oven ( 4 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein a specific calculation element is then or only then used as a further calculation element ( 24 ) influencing the adaptation of the convection parameter (T _U , α) used for the first calculation element ( 21 , 22 ) , if the further calculation element ( 24 ) lies on line of sight (T1) with respect to the first calculation element ( 21 , 22 ).

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein a specific calculation element then or also then as a further calculation element ( 5 a) influencing the adaptation of the convection parameter (T _U , α) used for the first calculation element ( 21 , 22 ) if the further calculation element ( 5 a) is not directly on the line of sight (S ') with respect to the first calculation element ( 21 , 22 ), but an angle (δ) between a substantially between an edge of the line of sight (S' ) interrupting calculation element ( 24 ) and the further calculation element ( 5 a) drawn straight line (S) and a straight line (S '), which is drawn essentially between the further calculation element ( 5 a) and the edge, does not exceed a predetermined size.

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein an initially liquid coating or a coating is applied to the body ( 2 a, 2 b, 2 c).

8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the strength of the adaptation of the convection parameter (T _U , α) used for the first calculation element ( 21 , 22 ) depends on whether or to what extent the first calculation element ( 21 , 22 ) of the body ( 2 a, 2 b, 2 c) is enclosed by the body itself.

9. The method according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of convection parameters are used, and initially only the height of the convection parameter (T _U ) representing the ambient temperature of the first calculation element ( 21 , 22 ) is adapted, but only by the extent that a predetermined parameter threshold value (T _S ) is not exceeded.

10. The device ( 11 ) for simulating heat transport processes, which is designed and set up in such a way that it can be used to carry out a heat transport process method based on a method according to one of claims 1 to 9.