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Nachweis · Aerodynamik

Evidenzstufe C, Eigener kontrollierter Versuch

Windkanal,
Prof. Ralph Pütz.

Historische Windkanalversuche an Nutzfahrzeugbauteilen, dazu eine heutige Frequenzanalyse derselben Aufnahme.

Versuch
Windkanal, Nutzfahrzeugbauteile
Durchgeführt von
Prof. Ralph Pütz
Vortrag MSWE
Jahr
2019
Art der Auswertung
Historische Messung, dazu heutige Frequenzanalyse

64,6 auf 22,9

Prozent im Hauptband

Der Energieanteil im Bereich 350 bis 450 Hertz. Ohne System liegt dort fast zwei Drittel der gesamten Energie.

Faktor 2,6

flacheres Spektrum

Die spektrale Flachheit steigt von 0,148 auf 0,381. Je flacher, desto weniger dominiert eine einzelne Frequenz.

954 Hz

statt 496 Hertz

Die Grenze, unterhalb der 85 Prozent der Energie liegen, verschiebt sich nach oben. Die Energie sitzt nicht mehr in einem engen Band.

Was hier zusammenkommt

Prof. Ralph Pütz hat 2019 in einem Vortrag Windkanalversuche an Nutzfahrzeugbauteilen gezeigt, jeweils in einer unbehandelten und einer behandelten Ausführung, dazu eine Placebo-Variante als Kontrolle. Der Versuchsaufbau und die Zusammenfassungen stehen im Original unten auf dieser Seite.

Aus der Tonspur dieser Versuche haben wir nachträglich eine Frequenzanalyse gerechnet. Verglichen wurden zwei Abschnitte derselben Aufnahme: acht bis sechzehn Sekunden ohne System, achtzehn bis achtundzwanzig Sekunden mit System.

Das Muster ist eindeutig. Ohne System sitzt fast die gesamte Energie in einem schmalen Band um 390 Hertz. Mit System verteilt sie sich über einen deutlich breiteren Bereich. Die dominante Frequenz selbst bleibt praktisch gleich, aber sie dominiert nicht mehr.

Energieanteil im Band 350 bis 450 Hertz

Anteil an der Gesamtenergie in Prozent. Ohne System liegt hier fast alles.

Ohne System Mit Snipptec

Ohne System
64,6 %
Mit Snipptec
22,9 %
Wohin die Energie stattdessen geht

Anteil an der Gesamtenergie in Prozent. Beide Nachbarbänder gewinnen deutlich.

Ohne System Mit Snipptec

200 bis 350 Hertz

Ohne System
13,3 %
Mit Snipptec
27,0 %

450 bis 800 Hertz

Ohne System
13,8 %
Mit Snipptec
23,3 %
Spektrale Kennwerte

In Hertz. Beide Werte beschreiben, wie breit sich die Energie verteilt.

Ohne System Mit Snipptec

Schwerpunkt des Spektrums

Ohne System
442 Hz
Mit Snipptec
564 Hz

Grenze für 85 Prozent der Energie

Ohne System
496 Hz
Mit Snipptec
954 Hz

Wie diese Auswertung einzuordnen ist

Drei Ebenen, die sauber getrennt gehören. Die Windkanalversuche von Prof. Pütz sind die Originalquelle. Die Frequenzanalyse ist eine nachträgliche Auswertung von uns, nicht Teil des damaligen Versuchs. Die Erklärung, warum sich die Energie umverteilt, ist eine Arbeitshypothese aus der Entwicklung und kein bewiesener Mechanismus.

Der Luftwiderstand wurde hier nicht gemessen. Diese Auswertung betrachtet, wie sich Schwingungsenergie über Frequenzen verteilt. Daraus lässt sich kein cw-Wert und keine Verbrauchsersparnis ableiten, und wir leiten das auch nicht ab.

Grundlage ist eine Tonaufnahme, kein Messdatenexport aus dem Windkanal. Mikrofon, Aufnahmeposition und Nachbearbeitung sind nicht kontrolliert. Für einen Vergleich zweier Abschnitte derselben Aufnahme reicht das, für absolute Werte nicht.

Die Nutzungsrechte am Vortrag sind noch nicht geklärt. Die Originalfolien stehen unten auf dieser Seite, damit jeder den Versuchsaufbau nachvollziehen kann. Vor dem Livegang muss die Freigabe vorliegen.

RP
Prof. Ralph Pütz

Windkanalversuche, Vortrag MSWE 2019

Die Versuche stammen aus einem Fachvortrag. Die Frequenzanalyse darauf ist unsere eigene, spätere Auswertung.

Dieselbe Technologie, andere Anwendung

Diese Auswertung betrachtet Frequenzen im Windkanal. Dieselbe Grundlage wurde auch an ganz anderen Bauteilen gemessen, teilweise mit ganz anderen Größen. Die Werte sind untereinander nicht übertragbar.

Einordnung

So ist dieser Test einzuordnen.

Jede Testseite folgt demselben Raster. Damit lässt sich auf einen Blick vergleichen, wie belastbar ein Ergebnis ist, ohne dass man den ganzen Bericht lesen muss.

Fragestellung
Verteilt sich die Schwingungsenergie eines Nutzfahrzeugbauteils im Windkanal anders über die Frequenzen, wenn das Bauteil behandelt ist?
Prüfobjekt
Nutzfahrzeugbauteile im Windkanal, jeweils unbehandelt und behandelt, dazu eine Placebo-Variante als Kontrolle.
Prüfer
Die Windkanalversuche stammen von Prof. Ralph Pütz. Die Frequenzanalyse, aus der die Zahlen auf dieser Seite stammen, ist eine eigene, spätere Auswertung der Snipptec Entwicklung.
Datum
Die Versuche wurden 2019 im Vortrag MSWE gezeigt. Wann die Frequenzanalyse gerechnet wurde, ist nicht dokumentiert.
Methodik
Grundlage der Zahlen ist die Tonspur der Versuche. Verglichen wurden zwei Abschnitte derselben Aufnahme, acht bis sechzehn Sekunden ohne System und achtzehn bis achtundzwanzig Sekunden mit System. Ausgewertet wurden der Energieanteil einzelner Frequenzbänder, die spektrale Flachheit, der Schwerpunkt des Spektrums und die Grenze, unterhalb der 85 Prozent der Energie liegen.
Bedingungen
Mikrofon, Aufnahmeposition und Nachbearbeitung sind nicht kontrolliert, ein Messdatenexport aus dem Windkanal liegt nicht vor. Für den Vergleich zweier Abschnitte derselben Aufnahme reicht das, für absolute Werte nicht. Der Versuchsaufbau selbst steht in den Originalfolien unten auf dieser Seite.
Ergebnis
Der Energieanteil im Band von 350 bis 450 Hertz geht von 64,6 auf 22,9 Prozent zurück. Im Band von 200 bis 350 Hertz steigt er von 13,3 auf 27,0 Prozent, im Band von 450 bis 800 Hertz von 13,8 auf 23,3 Prozent. Die spektrale Flachheit steigt von 0,148 auf 0,381. Der Schwerpunkt des Spektrums verschiebt sich von 442 auf 564 Hertz, die Grenze für 85 Prozent der Energie von 496 auf 954 Hertz. Die dominante Frequenz um 390 Hertz bleibt dabei praktisch gleich, sie dominiert nur nicht mehr.
Grenzen
Der Luftwiderstand wurde hier nicht gemessen, aus der Verteilung der Schwingungsenergie lässt sich weder ein cw-Wert noch eine Verbrauchsersparnis ableiten. Die Frequenzanalyse war nicht Teil des damaligen Versuchs, sondern ist eine spätere eigene Auswertung. Die Erklärung, warum sich die Energie umverteilt, ist eine Arbeitshypothese aus der Entwicklung und kein gesicherter Mechanismus. Weil die Grundlage eine Tonaufnahme ist, taugen die Werte nur zum Vergleich der beiden Abschnitte und nicht als absolute Messwerte.
Originalquelle
Fünf Originalfolien aus dem Vortrag von Prof. Pütz, unten auf dieser Seite, dazu der vollständige Vortrag als PDF. Die Nutzungsrechte am Vortrag sind noch zu klären.

Der Beleg

Die Originalfolien

Fünf Folien aus dem Vortrag von Prof. Pütz: der Versuchsaufbau, die Placebo-Kontrolle und die Zusammenfassungen der Messreihen. Der vollständige Vortrag steht als Datei daneben. Die Nutzungsrechte sind vor dem Livegang noch zu klären.

Originalfolien ansehen 5 Seiten, unverändert AufklappenZuklappen
Originalfolien ansehen, Seite 1
Versuchsaufbau im Windkanal
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Placebo und Konverter im Vergleich
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Zusammenfassung, Aluminium
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Zusammenfassung, Kunststoff mit Placebo
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Zusammenfassung, Kunststoff mit Konverter

Der vollständige Vortrag als Datei, rund 3,8 MB.

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Unabhängig geprüft

Ein Test allein beweist wenig.

Deshalb liegt hier nicht einer, sondern das ganze Archiv. Jede Auswertung mit denselben Angaben, denselben Diagrammen und derselben ehrlichen Einordnung.