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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der
Fahrzeuge und insbesondere auf Verfahren und Systeme zum Schätzen der
Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen
und zum Entwickeln von Maschennetzen zur Verwendung beim Schätzen der
Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Luftströmung
um Fahrzeuge wird heutzutage häufig
unter Verwendung von Maschennetzen geschätzt. Solche Maschennetze enthalten üblicherweise
zahlreiche Maschenpunkte um die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie.
Daraufhin können
verschiedene Maße,
die die Luftströmung
und zugehörige
Kräfte
wie etwa die Auftriebskraft und die Luftwiderstandskraft betreffen,
entlang den zahlreichen Punkten gemessen werden und daraufhin vereinigt
werden, um Gesamtschätzwerte
für diese
Werte für
die Fahrzeugkarosserieoberfläche
zu ermitteln.
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Obgleich
die Verwendung solcher Maschennetze beim Schätzen solcher verschiedener
Strömungswerte
wertvoll sein kann, werden im Allgemeinen eine große Anzahl
von Maschenpunkten benötigt,
um genaue Ergebnisse zu erhalten. Zum Beispiel kann ein typisches
Maschennetz, das zum Schätzen
der Luftströmung
entlang von Fahrzeugkarosserieoberflächen verwendet wird, zwanzig
bis vierzig Millionen oder mehr Maschenpunkte enthalten. Dementsprechend
können
die Erzeugung und Verwendung typischer Maschennetze mit einer so
großen
Anzahl von Maschenpunkten teuer und zeitaufwändig sein. Außerdem können typische Maschennetze
ebenfalls Ergebnisse liefern, die hinsichtlich ihrer numerischen
Genauigkeit und Stabilität
alles andere als optimal sind.
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Dementsprechend
ist es erwünscht,
ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen von Maschennetzen zum Schätzen der
Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen,
z. B. mit potentiell weniger Maschenpunkten und/oder ein solches,
das Ergebnisse mit einer potentiell erhöhten numerischen Genauigkeit
und/oder Stabilität
erzeugt, zu schaffen. Außerdem
ist es erwünscht,
ein verbessertes Programmprodukt zum Schätzen der Luftströmung um
Fahrzeugkarosserieoberflächen,
z. B. mit potentiell weniger Maschenpunkten und/oder ein solches,
das Ergebnisse mit potentiell erhöhter numerischen Genauigkeit
und/oder Stabilität
erzeugt, zu schaffen. Ferner ist es erwünscht, ein verbessertes System
zum Schätzen
der Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen,
z. B. mit potentiell weniger Maschenpunkten und/oder ein solches,
das Ergebnisse mit potentiell erhöhter numerischer Genauigkeit
und/oder Stabilität
erzeugt, zu schaffen.
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Darüber hinaus
gehen andere geeignete Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und aus
den angefügten
Ansprüchen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen und mit dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund
hervor.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Entwickeln eines
Maschennetzes zum Analysieren der Luftströmung um eine Oberfläche eines Fahrzeugs
geschaffen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bestimmens einer
Mehrzahl von Schätzwerten für eine Strömungsrichtung
für die
Luftströmung
für eine
Mehrzahl von Orten um die Oberfläche
und des Erzeugens des Maschennetzes auf der Grundlage wenigstens
eines Teils der Mehrzahl von Schätzwerten.
Das Maschennetz umfasst eine Mehrzahl von Maschenlinien. Jede Maschenlinie
ist wenigstens im Wesentlichen auf die Strömungsrichtung in der Nähe eines
der Mehrzahl von Orten ausgerichtet.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein Programmprodukt zum Entwickeln eines Maschennetzes
zum Analysieren der Luftströmung
um eine Oberfläche
des Fahrzeugs geschaffen. Das Programmprodukt umfasst ein Programm
und ein computerlesbares Signalträgermedium. Das Programm ist
so konfiguriert, dass es wenigstens das Bestimmen einer Mehrzahl von
Schätzwerten
für eine
Strömungsrichtung
für die
Luftströmung
für eine
Mehrzahl von Orten um die Oberfläche
und das Erzeugen des Maschennetzes wenigsten teilweise auf der Grundlage
der Mehrzahl der Schätzwerte
ermöglicht.
Das Maschennetz umfasst eine Mehrzahl von Maschenlinien. Jede Maschenlinie
ist wenigstens im Wesentlichen auf die Strömungsrichtung in der Nähe eines
entsprechenden der Mehrzahl von Orten ausgerichtet. Das computerlesbare
Signalträgermedium
trägt das
Programm.
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In Übereinstimmung
mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein System zum Entwickeln eines Maschennetzes zum
Analysieren der Luftströmung
um eine Oberfläche eines
Fahrzeugs geschaffen. Das System umfasst einen Sensor und einen
Prozessor. Der Sensor ist so konfiguriert, dass er wenigstens das
Bestimmen einer Mehrzahl von Schätzwerten
für eine
Strömungsrichtung
für die
Luftströmung
für eine
Mehrzahl von Orten um die Oberfläche
ermöglicht.
Der Prozessor ist mit dem Sensor gekoppelt und ist so konfiguriert,
dass er wenigstens das Erzeugen des Maschennetzes wenigstens teilweise auf
der Grundlage der Mehrzahl von Schätzwerten ermöglicht.
Das Maschennetz umfasst eine Mehrzahl von Maschenlinien. Jede Maschenlinie
ist wenigstens im Wesentlichen auf die Strömungsrichtung in der Nähe eines
entsprechenden der Mehrzahl von Orten ausgerichtet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den folgenden
Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente bezeichnen und in denen:
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1 ein
Ablaufplan eines Verfahrens zum Erzeugen eines Maschennetzes und
zum Schätzen
einer Luftströmung
um eine Fahrzeugkarosserieoberfläche
in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Funktionsblockschaltplan eines Systems mm Erzeugen eines Maschennetzes
und zum Schätzen
der Luftströmung
um eine Fahrzeugkarosserieoberfläche,
das in Verbindung mit dem Verfahren aus 1 implementiert
werden kann, in Übereinstim mung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche ist,
die geschätzte
Luftströmungsmuster
um die Fahrzeugkarosserieoberfläche
zeigt und die in Verbindung mit dem Verfahren aus 1 und
mit dem System aus 2 beim Erzeugen eines Maschennetzes
in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann;
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4 eine
schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche ist,
die einen ersten Satz von Einheitsvektoren zeigt, die parallel zur
Richtung der Luftströmungsmuster
aus 3 sind, und die in Verbindung mit dem Verfahren
aus 1 und mit dem System aus 2 beim Erzeugen
eines Maschennetzes in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann;
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5 eine
schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche ist,
die einen zweiten Satz von Einheitsvektoren zeigt, die normal zu
dem ersten Satz von Einheitsvektoren aus 4 sind und
die außerdem
tangential zu der Oberfläche
sind, die in Verbindung mit dem Verfahren aus 1 und
mit dem System aus 2 beim Erzeugen eines Maschennetzes
in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann; und
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6 eine
schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche ist,
die ein Einfügen
der ersten und der zweiten Einheits vektoren aus 4 bzw. 5 zeigt
und die in Verbindung mit dem Verfahren aus 1 und dem
System aus 2 als ein Maschennetz in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
folgende ausführliche
Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll
die Erfindung oder die Anwendung und die Verwendungen der Erfindung
nicht einschränken.
Darüber
hinaus soll sie nicht an irgendeine im vorstehenden technischen
Gebiet, im vorstehenden Hintergrund, in der vorstehenden kurzen
Zusammenfassung oder in der ausführlichen
Beschreibung dargestellte explizite oder implizite Theorie gebunden
sein.
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Es
können
hier Ausführungsformen
der Erfindung hinsichtlich Funktions- und/oder Logikblockkomponenten
und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben werden. Es
sollte gewürdigt
werden, dass solche Blockkomponenten durch irgendeine Anzahl von
Hardware-, Software- und/oder
Firmware-Komponenten, die so konfiguriert sind, dass sie die spezifizierten
Funktionen ausführen,
verwirklicht werden können.
Zum Beispiel kann eine Ausführungsform
der Erfindung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, z.
B. Speicherelemente, Digitalverarbeitungselemente, Logikelemente,
Nachschlagetabellen oder dergleichen, nutzen, die gemäß der Steuerung
eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen
eine Vielzahl von Funktionen ausführen können. Außerdem sollte der Fachmann
auf dem Gebiet würdigen,
dass Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit ir gendeiner Anzahl
verschiedener Inverter für irgendeine
Anzahl verschiedener Arten von Fahrzeugen verwirklicht werden können.
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Der
Kürze halber
können
herkömmliche
Techniken mit Bezug auf die Signalverarbeitung, Datenübertragung,
Signalgebung, Steuerung und andere Funktionsaspekte des Systems
(und die einzelnen Betriebskomponenten des Systems) hier nicht ausführlich beschrieben
werden. Darüber
hinaus sollen die in den verschiedenen hier enthaltenen Figuren
gezeigten Verbindungslinien beispielhafte Funktionsbeziehungen und/oder
physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen.
Es wird angemerkt, dass in einer Ausführungsform der Erfindung viele
alternative oder zusätzliche
Funktionsbeziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden sein
können.
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1 ist
ein Ablaufplan eines Verfahrens 100 zum Erzeugen eines
Maschennetzes und zum Schätzen der
Luftströmung
um eine Fahrzeugkarosserieoberfläche
in Überweinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in Verbindung mit 2 weiter
beschrieben wird, kann das Verfahren 100 in einer bevorzugten
Ausführungsform
in Verbindung mit einem System und/oder mit einem Programmprodukt
wie etwa mit dem in 2 gezeigten System 200 und/oder
mit einem Programmprodukt, das das in 2 gezeigte
Programm 212 enthält,
implementiert werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, beginnt das Verfahren 100 mit
dem Schritt des Erzeugens eines vorläufigen Maschennetzes um die
Fahrzeugkarosserieoberfläche
(Schritt 102). Wie im Folgenden beschrieben wird, kann das
vorläufige
Maschennetz unter Verwendung irgendeiner Anzahl verschiedener Techniken
erzeugt werden. Das vorläufige
Maschennetz wird beim Erzeugen eines verfeinerten Maschennetzes
durch verschiedene der verblei benden Schritte des Verfahrens 100 verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das vorläufige
Maschennetz durch einen Prozessor wie etwa durch den Prozessor 206 des
Computersystems 204 aus 2 erzeugt.
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Daraufhin
wird das vorläufige
Maschennetz beim Bestimmen von Schätzwerten der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit an verschiedenen Punkten um die Fahrzeugkarosserieoberfläche genutzt
(Schritt 104). In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Schätzwerte
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit unter Verwendung des in Schritt 102 erzeugten
vorläufigen
Maschennetzes durch einen oder mehrere Sensoren wie etwa durch die
in 2 gezeigten Sensoren 202 bestimmt. Außerdem werden
in einer bevorzugten Ausführungsform
die Schätzwerte
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit für
jeden der verschiedenen Punkte entlang des vorläufigen Maschennetzes, die verschiedene
entsprechende Punkte entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche repräsentieren,
erhalten.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die schematische Darstellung zeigt zahlreiche
verschiedene Luftströmungsmuster 300 um
die Fahrzeugkarosserieoberfläche.
In einer bevorzugen Ausführungsform
repräsentieren
die Luftströmungsmuster 300 die
Schätzwerte
der Luftströmung
und -geschwindigkeit der Luft um die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie,
wie sie in Schritt 104 der wie oben beschrieben 1 bestimmt
werden. Außerdem
werden in einer bevorzugen Ausführungsform
die Luftströmungsmuster 300 und
die darin dargestellten Maße
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit durch einen oder durch mehrere Sensoren wie
etwa durch die Sensoren 202 aus 2, die im
Folgenden beschrieben werden, geschätzt. Wie in 3 gezeigt
ist, sind die Sensoren 202 vorzugsweise in der Nähe der Oberfläche der
Fahrzeugkarosserie angeordnet. Die Luftströmungsmuster 300 und
die darin dargestellten Maße
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit können
zum Erzeugen verschiedener Einheitsvektoren verwendet werden, die, wie
nun im Folgenden beschrieben wird, dann beim Erzeugen eines verbesserten
Maschennetzes genutzt werden können.
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Wieder
in 1 wird auf der Grundlage der Schätzwerte
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit ein erster Satz von Einheitsvektoren erzeugt
(Schritt 106). Jeder Einheitsvektor des ersten Satzes von
Einheitsvektoren wird als ein Einheitsvektor in einer Stromlinienrichtung
der Luftströmung
an einem bestimmten Punkt in dem vorläufigen Maschennetz, der einen
bestimmten Punkt an der Oberfläche
der Fahrzeugkarosserie repräsentiert,
erzeugt. Genauer ist jeder Einheitsvektor des ersten Satzes von
Einheitsvektoren in der Nähe eines
jeweiligen Orts einer Mehrzahl von Orten um die Oberfläche der
Fahrzeugkarosserie wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung.
Dementsprechend repräsentiert
jeder der ersten Einheitsvektoren für einen bestimmten Punkt an
der Fahrzeugkarosserieoberfläche
eine Strömungsrichtung,
wie sie durch die Schätzwerte
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit unter Verwendung des vorläufigen Maschennetzes bestimmt
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der erste Satz von Einheitsvektoren unter Verwendung der folgenden
Gleichung erzeugt:
wobei
V
EXT eine äußere Geschwindigkeit der Luftströmung an
einem bestimmten Ort entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche repräsentiert,
wie sie aus der geschätzten
Luftströmungsrichtung
und Geschwindigkeit des Schritts
104 vorzugsweise unter
Verwendung der Luftströmungsmuster
300 aus
3 bestimmt
wird. In Gleichung 1 repräsentiert s → einen
Einheitsvektor in einer Stromlinienrichtung s, der parallel zur
Richtung der Luftströmung
und tangential zur Oberfläche
der Fahrzeugkarosserie an einem bestimmten Punkt entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche ist.
Außerdem
wird der erste Satz von Einheitsvektoren in einer bevorzugten Ausführungsform
durch den Prozessor wie etwa durch den Prozessor
206 des
Computersystems
204 aus
2 erzeugt.
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche, die
einen ersten Satz von Einheitsvektoren 400 wie etwa die
in Schritt 106 des Verfahrens 100 aus 1 erzeugten
Einheitsvektoren zeigt. Wie in 4 gezeigt
ist, ist der erste Satz von Einheitsvektoren 400 parallel
zur Richtung der Luftströmungsmuster 300 aus 3.
Das heißt,
jeder Einheitsvektor des ersten Satzes von Einheitsvektoren 400 ist parallel
zu einer Strömungsrichtung
eines entsprechenden Luftströmungsmusters 300 an
einem bestimmte Punkt entlang der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie,
dem der bestimmte erste Einheitsvektor 400 entspricht.
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Außerdem wird
auf der Grundlage der Schätzwerte
der Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit ein zweiter Satz von Einheitsvektoren erzeugt
(Schritt 108). Jeder Einheitsvektor des zweiten Satzes
von Einheitsvektoren wird als ein Einheitsvektor erzeugt, der orthogonal
zu einem entsprechenden Einheitsvektor des ersten Satzes von Einheitsvektoren
ist. Genauer ist jeder Einheitsvektor des zweiten Satzes von Einheitsvektoren wenigstens
im Wesentlichen orthogonal zu der Strömungsrichtung und zu einer
Oberfläche
der Fahrzeugkarosserie in der Nähe
eines jeweiligen Orts einer Mehrzahl von Orten um die Oberfläche der
Fahrzeugkarosserie sowie zu einem entsprechenden Einheitsvektor
des ersten Satzes von Einheitsvektoren, der diesem Ort entspricht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der zweite Satz von Einheitsvektoren unter Verwendung der folgenden
Gleichung erzeugt: t → = s → × n → (Gleichung 2)wobei s → einen
ersten Einheitsvektor repräsentiert,
der einem bestimmten Punkt entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche entspricht, n → einen
Einheitsvektor repräsentiert,
der normal zu der Oberfläche
an demselben bestimmten Punkt entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche, der
diesem Einheitsvektor s → entspricht, ist, und t → einen zweiten Einheitsvektor
repräsentiert,
der dem Einheitsvektor s → an demselben bestimmten Punkt entlang der
Fahrzeugkarosserieoberfläche,
der ebenfalls tangential zu der Oberfläche ist, entspricht. Dementsprechend
sind die entsprechenden Vektoren t →, s → und n → für einen bestimmten Punkt entlang
der Fahrzeugkarosserieoberfläche
orthogonal zueinander. Außerdem
wird in einer bestimmten Ausführungsform
der zweite Satz von Einheitsvektoren durch den Prozessor wie etwa
durch den Prozessor 206 des Computersystems 204 aus 2 erzeugt.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche, die
einen zweiten Satz von Einheitsvektoren 500 wie etwa den
in Schritt 108 des Verfahrens 100 aus 1 erzeugten
zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, ist der zweite
Satz von Einheitsvektoren 500 orthogonal zur Richtung des
ersten Satzes von Einheitsvektoren 400 aus 4.
Das heißt,
jeder Einheitsvektor des zweiten Satzes von Einheitsvektoren 500, der
einem bestimmten Punkt entlang der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie
entspricht, ist für
diesen bestimmten Punkt entlang der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie
orthogonal zu einem entsprechenden Einheitsvektor des ersten Satzes
von Einheitsvektoren 400.
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Wieder
in 1 sollte gewürdigt
werden, dass, obgleich in 1 die Erzeugung
der ersten Einheitsvektoren oder der Einheitsvektoren s → gezeigt ist
und oben zuvor die Erzeugung der zweiten Einheitsvektoren oder Einheitsvektoren t → beschrieben
wurde, dies in anderen Ausführungsformen
abweichen kann. Zum Beispiel können
in bestimmten Ausführungsformen
einige oder alle der zweiten Einheitsvektoren oder Einheitsvektoren t → erzeugt
werden, bevor einige oder alle der ersten Einheitsvektoren oder
Einheitsvektoren s → erzeugt worden sind. Außerdem können in bestimmten Ausführungsformen
einige oder alle der zweiten Einheitsvektoren oder Einheitsvektoren t → gleichzeitig
mit einigen oder allen der ersten Einheitsvektoren oder Einheitsvektoren s → erzeugt
werden. Ähnlich
sollte gewürdigt
werden, dass bestimmte andere Schritte des Verfahrens 100 unabhängig von
der in 1 gezeigten und/oder hier beschriebenen Reihenfolge
gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden
können.
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Daraufhin
werden die ersten und die zweiten Einheitsvektoren zusammen eingefügt, um ein
Gitter zu erzeugen (Schritt 110). Das Gitter repräsentiert
eine Überlagerung
der ersten und der zweiten Einheitsvektoren. Diese Überlagerung
der ersten und der zweiten Einheitsvektoren liefert eine Mehrzahl
von Linien und Punkten, die jeweils einen Schnittpunkt eines Einheitsvektors
der ersten Einheitsvektoren und eines entsprechenden Einheitsvektors
der zweiten Einheitsvektoren an einem bestimmten Punkt repräsentieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die ersten und die zweiten Einheitsvektoren unter Verwendung
eines Prozessors wie etwa des Prozessors 206 des Computersystems 204 aus 2 eingefügt.
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6 ist
eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosserieoberfläche, die
ein solches Einfügen
der ersten und der zweiten Einheitsvektoren in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorlie genden Erfindung zeigt. Genauer zeigt 6 ein
Gitter 600, das das Einfügen jedes der ersten Einheitsvektoren 400 aus 4 mit
entsprechenden zweiten Einheitsvektoren 500 aus 5 repräsentiert, wodurch
das Gitter 600 aus 6 erzeugt
wird. Somit repräsentiert
jeder Punkt in dem Gitter 600 aus 6 den Schnittpunkt
eines ersten Einheitsvektors 400 aus 4 mit
einem entsprechenden zweiten Einheitsvektor 500 aus 5.
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Wieder
in 1 wird daraufhin aus dem Gitter ein verbessertes
Maschennetz erzeugt (Schritt 112). In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird das verbesserte Maschennetz in Schritt 112 in der
Weise erzeugt, dass das verbesserte Maschennetz eine Mehrzahl von
Maschenlinien umfasst. Die Maschenlinien sind wenigstens teilweise
auf die ersten Einheitsvektoren und auf die zweiten Einheitsvektoren
ausgerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Maschenlinie
entlang eines Orts eines Einheitsvektors der ersten Einheitsvektoren
oder eines Einheitsvektors der zweiten Einheitsvektoren angeordnet.
Außerdem
schneiden sich die Maschenlinien in einer bevorzugten Ausführungsform
in derselben oder in einer im Wesentlichen ähnlichen Weise wie die Schnittpunkte
der ersten und zweiten Einheitsvektoren in dem Gitter. In einer
am meisten bevorzugten Ausführungsform
weisen die Maschenlinien des verbesserten Maschennetzes dasselbe
Muster wie das in Schritt 110 erzeugte Gitter auf.
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Somit
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
jede der Maschenlinien des verbesserten Maschennetzes wenigstens
im Wesentlichen auf eine Strömungsrichtung
in der Nähe
eines entsprechenden Orts entlang der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie
ausgerichtet. Das heißt,
vorzugsweise die Hälfte
der Maschenlinien sind parallel zu der geschätzten Strömungsrichtung an bestimmten
Punkten entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche (d. h. entsprechend den
ersten Einheitsvektoren), während
die andere Hälfte
der Maschenlinien Maschenlinien schneiden, die orthogonal zu der
geschätzten
Strömungsrichtung
an bestimmten Punkten entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche sind
(d. h. den zweiten Einheitsvektoren entsprechen).
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Wieder
anhand von 4–6 entspricht
vorzugsweise die Hälfte
der Maschenlinien den ersten Einheitsvektoren 400 aus 4,
während
die andere Hälfte
der Maschenlinien den zweiten Einheitsvektoren 500 aus 6 entspricht.
Wie sich z. B. in dem Gitter 600 aus 6 widerspiegelt,
repräsentiert
das verbesserte Maschennetz vorzugsweise den Schnittpunkt der jeweiligen
ersten und zweiten Einheitsvektoren 400, 500 an
verschiedenen Punkten entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche.
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Außerdem und
wieder in 1 umfasst das verbesserte Maschennetz
in einer bevorzugten Ausführungsform
ferner eine Mehrzahl von Maschenpunkten. Jeder Maschenpunkt repräsentiert
einen Schnittpunkt (i) einer ersten Maschenlinie, die parallel zu
der Strömungsrichtung
an einem bestimmten Punkt entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche ist,
und (ii) einer zweiten Maschenlinie, die orthogonal zu der Strömungsrichtung
an einem bestimmten Punkt entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche ist.
Die Maschenpunkte können daraufhin
verwendet werden, um neue und/oder potentiell effizientere und/oder
genauere Vorhersagen der Luftströmung
und/oder der diesbezüglichen
Maße zu
erhalten.
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Genauer
kann das verbesserte Maschennetz verwendet werden, um unter anderen
möglichen
Werten Vorhersagen der Luftwiderstandskraft (Schritt 114)
und der Auftriebskraft (Schritt 116) für die Fahrzeugkarosserieoberfläche zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
können
diese Werte der Luftwiderstandskraft und der Auftriebskraft entlang
jedes der Maschenpunkte des verbesserten Maschennetzes unter Verwendung
all gemein bekannter Techniken unter Anwendung der Navier-Stokes-Gleichungen
vorhergesagt werden. Daraufhin können
die den verschiedenen Maschenpunkten des verbesserten Maschennetzes
entsprechenden Schätzwerte
angesammelt werden, um einen effizienteren und genaueren Gesamtschätzwert der
Zug- und Hubkräfte
zu erzeugen.
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Da
die Maschenlinien des verbesserten Maschennetzes auf die Strömungsrichtung
an verschiedenen Punkten entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche ausgerichtet
sind, ermöglicht
das verbesserte Maschennetz eine potentiell verbesserte Genauigkeit
und/oder Stabilität
der unter Verwendung des verbesserten Maschennetzes vorhergesagten
Ergebnisse. Zum Beispiel verringert die Ausrichtung der Maschenlinien
auf die Strömungsrichtung
an verschiedenen Punkten entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche potentiell
numerische Ungenauigkeiten in den geschätzten und vorhergesagten Werten.
Außerdem
ermöglicht
diese Ähnlichkeit,
dass mit potentiell viel weniger Maschenpunkten im Vergleich zu
herkömmlichen
Maschennetzen genaue, zuverlässige
und stabile Schätzwerte
erzeugt werden. Dementsprechend ermöglicht das in Übereinstimmung mit
dem Verfahren 100 aus 1 erzeugte
verbesserte Maschennetz, dass mit verringerter Verarbeitungszeit und
mit verringerten Kosten und folglich mit potentiell erhöhter Effizienz
genauere und stabilere Ergebnisse erzeugt werden.
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2 ist
ein Funktionsblockschaltplan des oben erwähnten Systems 200 zum
Erzeugen eines Maschennetzes und zum Schätzen der Luftströmung um
eine Fahrzeugkarosserieoberfläche
in Übereinstimmung mit
einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie oben erwähnt wurde, kann das System 200 zur
Implementierung des Verfahrens 100 aus 1 verwendet
werden. Außerdem
können
zur Implementierung des Verfahrens 100 aus 1 ebenfalls
Programmprodukte oder Software, die dem System 200 zugeordnet
sind (das z. B. das in 2 gezeigte und im Folgenden
beschriebene Programm 212 enthält), verwendet werden.
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In
der gezeigten Ausführungsform
enthält
das System 200 Sensoren 202 und ein Computersystem 204.
Die Sensoren 202 sind so konfiguriert, dass sie wenigstens
die Bestimmung von Schätzwerten
für die Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit für
die Luftströmung
an verschiedenen Orten um eine Oberfläche der Fahrzeugkarosserie
ermöglichen.
Dies entspricht Schritt 104 des Verfahrens 100 aus 1 in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform.
Außerdem
wird bei der Bestimmung dieser Schätzwerte für Strömungsrichtung und -geschwindigkeit
ebenfalls in einer bevorzugten Ausführungsform ein vorläufiges Maschennetz
verwendet (das vorzugsweise durch den im Folgenden beschriebenen
Prozessor 206 erzeugt wird). Vorzugsweise liefern die Sensoren 202 diese
Schätzwerte
für Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit entweder direkt oder indirekt über die
im Folgenden beschriebene Schnittstelle 213 und/oder über eine
oder mehrere andere Schnittstellen, Verbindungen und/oder Kopplungen
an den im Folgenden beschriebenen Prozessor 206. In einer
bevorzugten Ausführungsform
sind die Sensoren 202 so konfiguriert, dass sie in der
Nähe eines oder
mehrerer Orte entlang der Fahrzeugkarosserieoberfläche z. B.
wie in 3 gezeigt angeordnet sind.
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Das
Computersystem 204 ist mit den Sensoren 202 gekoppelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt
das Computersystem 204 unter anderen potentiellen Funktionen
des Computersystems 204 das vorläufige Maschennetz (was Schritt 102 des
Verfahrens 100 aus 1 entspricht),
empfangt es die Schätzwerte für die Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit von den Sensoren 202, implementiert
es diese Schätzwerte bei
der Erzeugung des verbesserten Maschennetzes (was den Schritten 106–112 des
Verfahrens 100 aus 1 entspricht)
und erzeugt es Vorhersagen für die
Luftwiderstandskraft, für
die Auftriebskraft und/oder für andere
Werte (was den Schritten 112 und 114 des Verfahrens 100 aus 1 entspricht).
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In
der in 2 gezeigten Ausführungsform enthält das Computersystem 204 einen
(wie oben erwähnten)
Prozessor 206, einen Speicher 208, einen Computerbus 210,
eine (wie ebenfalls oben erwähnte)
Schnittstelle 213 und eine Ablagevorrichtung 214.
Der Prozessor 206 führt
die Berechnungs- und Steuerfunktionen des Systems 200 aus
und kann irgendeinen Typ eines Prozessors oder mehrerer Prozessoren,
einzelne integrierte Schaltungen wie etwa einen Mikroprozessor oder
irgendeine geeignete Anzahl integrierter Schaltungsvorrichtungen
und/oder Leiterplatten, die zusammenwirken, um die Funktionen einer
Verarbeitungseinheit auszuführen,
umfassen. Während
des Betriebs führt
der Prozessor 206 eines oder mehrere Programme 212 aus,
die vorzugsweise innerhalb des Speichers 208 gespeichert
sind, und steuert somit den allgemeinen Betrieb des Computersystems 204.
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Der
Speicher 208 speichert ein Programm oder Programme 212,
das/die eine oder mehrere Ausführungsformen
von Verfahren wie etwa des in 1 gezeigten
und oben in Verbindung damit gezeigten Verfahrens 100 und/oder
von verschiedenen Schritten davon und/oder von anderen Verfahren
ausführt/ausführen. Der
Speicher 208 kann irgendein Typ eines geeigneten Speichers
sein. Dies würde
die verschiedenen Typen dynamischen Schreib-Lese-Speichers (DRAM)
wie etwa SDRAM, die verschiedenen Typen statischen RAM (SRAM) und
die verschiedenen Typen nicht flüchtigen
Speichers (PROM, EPROM und Flash) enthalten. Es ist festzustellen,
dass der Speicher 208 ein einzelner Typ einer Speicherkomponente
sein kann oder aus vielen verschiedenen Typen von Speicherkomponenten
zusammengesetzt sein kann. Außerdem
können
der Speicher 208 und der Prozessor 206 über mehrere
verschiedene Computer verteilt sein, die zusammen das Computersystem 204 bilden.
Zum Beispiel kann ein Abschnitt des Speichers 208 in einem
Computer innerhalb einer bestimmten Vorrichtung oder eines bestimmten
Verfahrens liegen und kann ein anderer Abschnitt in einem fernen
Computer liegen.
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Der
Computerbus 210 dient zum Übertragen von Programmen, Daten,
Status und anderen Informationen oder Signalen zwischen den verschiedenen
Komponenten des Computersystems 204. Der Computerbus 210 kann
irgendein geeignetes physikalisches oder logisches Mittel zum Verbinden
von Computersystemen und -komponenten sein. Dies enthält, ist
aber nicht beschränkt
auf, festverdrahtete Direktverbindungen, Faseroptik, Infrarottechnologien
und drahtlose Bustechnologien.
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Die
Schnittstelle 213 ermöglicht
die Kommunikation mit dem Computersystem 204 z. B. von
einem Systembetreiber und/oder von einem anderen Computersystem
und kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens und
irgendeiner geeigneten Vorrichtung implementiert werden. Sie kann
eine oder mehrere Netzschnittstellen enthalten, um innerhalb der
Sensoren 202, irgendwelchen anderen Komponenten des Systems 200,
einer oder mehreren Endschnittstellen zur Kommunikation mit Technikern
und einer oder mehreren Ablageschnittstellen zum Verbinden mit Ablagevorrichtungen
wie etwa mit der Ablagevorrichtung 214 zu kommunizieren.
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Die
Ablagevorrichtung 214 kann irgendein geeigneter Typ einer
Ablagevorrichtung einschließlich
Direktzugriffsablagevorrichtungen wie etwa Festplattenlaufwerken,
Flash-Systemen, Diskettenlaufwerken und optischen Plattenlaufwerken
sein. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Ablagevorrichtung 214 ein Programmprodukt,
von dem der Speicher 208 ein Programm 212 empfangen
kann, das eine oder mehrere Ausführungsformen
des Verfahrens und/oder der Schritte davon wie weiter oben ausführlicher
beschrieben ausführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann ein solches Programmprodukt als Teil des Computersystems 204 und/oder
eines oder mehrerer Komponenten davon, in dieses eingefügt oder
auf andere Weise mit ihm gekoppelt implementiert sein. Wie in 2 gezeigt
ist, kann die Ablagevorrichtung 214 eine Plattenlaufwerksvorrichtung
umfassen, die Platten 215 zum Speichern von Daten verwendet.
Als eine beispielhafte Implementierung kann das Computersystem 204 ebenfalls
eine Internet-Website, z. B. zum Liefern oder Erhalten von Daten
oder zum Ausführen
von Operationen daran, nutzen.
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Obgleich
diese beispielhafte Ausführungsform
im Kontext eines vollständig
funktionierenden Computersystems beschrieben wird, sollte gewürdigt werden,
dass der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die Mechanismen der
vorliegenden Erfindung als ein Programmprodukt in einer Vielzahl
von Formen verteilt sein können
und dass die vorliegende Erfindung unabhängig von dem bestimmten Typ
des zum Ausführen
der Verteilung verwendeten computerlesbaren Signalträgermediums
anwendbar ist. Beispiele von Signalträgermedien enthalten: beschreibbare
Medien wie etwa Disketten, Festplattenlaufwerke, Speicherkarten
und optische Platten (z. B. die Platte 215) und Übertragungsmedien
wie etwa digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. Ähnlich sollte
gewürdigt
werden, dass sich das Computersystem 204 außerdem auf
andere Weise von der in 2 gezeigten Ausführungsform
unterscheiden kann, z. B. dadurch, dass das Computersystem 204 mit
einem oder mit mehreren fernen Computersystemen und/oder anderen
Steuersystemen gekoppelt sein oder sie auf andere Weise nutzen kann.
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Dementsprechend
wird ein verbessertes Verfahren zum Schätzen der Luftströmung um
Fahrzeugkarosserieoberflächen
und zum Entwickeln von Maschennetzen zur Verwendung beim Schätzen der
Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen
geschaffen. Außerdem
wird ein verbessertes Programmprodukt geschaffen, das die Schritte
eines solchen verbesserten Verfahrens implementiert. Außerdem wird
ein verbessertes System zum Schätzen
der Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen
und zum Entwickeln von Maschennetzen zur Verwendung beim Schätzen der
Luftströmung
um Fahrzeugkarosserieoberflächen
geschaffen. Das verbesserte Verfahren, Programmprodukt und System
schaffen eine potentiell verbesserte Schätzung und Vorhersage der Luftströmung um
Fahrzeugkarosserieoberflächen
und verschiedene diesbezügliche
Werte wie etwa Zugkräfte
und Hubkräfte.
Zum Beispiel schaffen das Verfahren, das Programmprodukt und das
System in einer potentiell weniger zeitaufwändigen, weniger teuren und
effizienteren Weise eine verbesserte Schätzung und Vorhersage solcher
Werte mit potentiell verbesserter Genauigkeit und/oder Stabilität der Schätzungen
und Vorhersagen.
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Obgleich
in der vorstehenden ausführlichen
Beschreibung wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt worden
ist, sollte gewürdigt
werden, dass es eine gewaltige Anzahl von Abweichungen gibt. Außerdem sollte
gewürdigt
werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften
Ausführungsformen
nur Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration
der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr liefert
die vorstehende ausführliche
Beschreibung für
den Fachmann auf dem Gebiet einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung
der beispielhaften Ausführungsform oder
der beispielhaften Ausführungsformen.
Selbstverständlich
können
in Bezug auf die Funktion und die Anordnungen der Elemente verschiedene Änderungen
vorgenommen werden, ohne von dem wie in den beigefügten Ansprü chen und
in deren gesetzlichen Entsprechungen dargelegten Umfang der Erfindung
abzuweichen.
