Numerische Methoden in der Kraftfahrzeugtechnik
Numerische Methoden in der Kraftfahrzeugtechnik an der TU Braunschweig
Numerische Methoden in der Kraftfahrzeugtechnik an der TU Braunschweig
Beschreibe Mehrschrittverfahren!
verwendet auch frühere Werte » Anlaufstuck wird benötigt [+] wenige Funktionsaufrufe [-] Neuberechnung des Anlaufstucks bei h-Anderung
Beschreibe Prädiktor-Korrektor-Verfahren!
zunächst Berechnung des Prädiktors, danach Verbesserung durch Korrektor
Beschreibe Steife DGL-Systeme!
- Komponenten haben stark unterschiedliche Zeitkonstanten - Benötigt werden Verfahren, die diese Komponenten mit großen Schrittweiten h lösen können - Explizite R-K-Verfahren NICHT gut geeignet - Implizite Verfahren gut geeignet - Ermitteln der Steifheit durch mathematisch Betrachtung und/oder ausprobieren
KoKoeffiziententabelle: Stelle m | j | A_ j | a_ j | b_ js für s=1(1)m-1 | q_g für das Klassiche Runge-Kutta Verfahren dar!
Siehe Grafik
Koeffiziententabelle: Stelle m | j | A_ j | a_ j | b_ js für s=1(1)m-1 | q_g für das Euler-Cauchy Verfahren dar!
Siehe Grafik
Nenne Beispiele für diese Arbeitsprozesse: kontinuierliche Verbrennung intermittierende Verbrennung
k.V. - Gasturbine, Stirlingmotor i.V. - Kolbenmotor mit innerer Verbrennung
Nenne den allgemeinen thermischen Wirkungsgrad!
eta_th = gewonnene Arbeit / aufzuwendende Arbeit = W / Q_zu = (Q_zu - Q_ab) / Q_zu = 1 - (Q_ab / Q_zu)
Nenne die 6 Lösungsverfahren, passend dazu Problemtyp, Genauigkeit und Anwendung!
SIehe Grafik
Nenne die Zustandsänderungen des "Gleichraumprozesses"!
1-2 : Isentrope Kompression mit vorgegebenem Verdichtungsverhältnis(Klopfgrenze) 2-3 : Isochore Wärmeabfuhr 3-4 : Isentrope Expansion bis V4 = V1 4-1 : Isochore Wärmeabfuhr bis p0
Skizziere das EC- Verfahren! (Graph)
Siehe Grafik
Skizziere das verbesserte EC- Verfahren! (Graph)
Siehe Grafik
Skizziere das verbesserte EC- Verfahren! (Graph)
Siehe Grafik
Vergleich: Stelle die exakte und die mittels Runge-Kutta berechneten Lösung h=0,5 dar! Stelle die exakte und die mittels Euler-Cauchy berechneten Lösung h=0,05 dar!
Siehe Grafik
Warum ist eine schlagartige Energieumsetzung bei der Verbrennung weder gewünscht noch möglich?
nicht gewünscht: hohe Triebwerksbelastung und Geräuschemission nicht möglich: AUfgrund der endlichen Flammenfrontgeschwindigkeit
Welche Vereinfachungen werden in den Berechnungen des Arbeitsprozesses getroffen?
-keine Leckage -Kraftstoffenthalpie vernachlässigt -Arbeitsgas Luft -konstante Stoffwerte -kein Wärmeübergang -konstante Masse während Verbrennung
Welche wichtige Kenngröße ist p_m und wie ist sie definiert? (IVB Teil)
Der mittlere Druck o. Mitteldruck. Arbeitsfläche W_v kann durch die gleich große Rechteckfläche ersetzt werden (pV-Diagramm)
Der mittlere Druck o. Mitteldruck. Arbeitsfläche W_v kann durch die gleich große Rechteckfläche ersetzt werden (pV-Diagramm)
r sin(phi) = l sin (chi)
Welches sind die Einflussparameter auf den thermischen Wirkungsgrad des Gleichraumprozesses?
-Verdichtungsverhältnis -thermodynamische Eigenschaften des Arbeitsmediums (Isentropenexponent kappa) -Der Beitrag der Wärmezufuhr in OT ist ohne Einfluss -Erfolgt die Wärmezufuhr nicht in OT, so weirkt das wie eine verminderung des Verdichtungverhältnisses
Wie kann der Kolbenweg "x" eines Hubkolbenmotors berechnet werden?
x = r + l - r cos(phi) - l cos(chi) mit: r = Kurbelradius l = Pleuellänge phi = Kurbelwinkel chi = Pleuelschwenkwinkel
Wovon hängt der effektive Strömungsdurchschnitt im Gegensatz zum geometrischen ab?
Er verringert sich aufgrund strömungsmechanischer Vorgänge wie Strömungsablösungen und Strahleinschnürungen
Nennen Sie die wesentlichen Eigenschaften eines Ottomotors
- Gemischansaugung
- Fremdzündung
- Quantitätsregelung
Nennen Sie die wesentlichen Eigenschaften eines Dieselmotors
- Quantitätsregelung
- Selbstzündung
- Luftansaugung
- Einspritzen in verdichtete Luft kurz vor dem oberen Totpunkt
Nennen Sie einige Ziele bei der Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Arbeit
- wenig Verluste
- geringer Schaftstoffausstoß
- kleiner Brennraum
- geringes Gewicht
- hohe Leistung
- ...
Wann gilt ein System als stabil?
Wenn es dem BIBO Prinzip gehorcht, also ein begrenztes Eingangssignal eine begrenztes Ausgangssignal hervorruft.
Wann gilt ein System als stabil?
Wenn es dem BIBO Prinzip gehorcht, also ein begrenztes Eingangssignal eine begrenztes Ausgangssignal hervorruft.
Wie wird die Schnittfläche zweier Funktionen mathematisch beschrieben?
Schnittfläche = Integral-ººººüber x(t)* y(t) dt
für Zeitversatz µ:
Schnittfläche = Integral-ººººüber x(t)* y(t-µ) dt
und die Lösungsfunktion:
rxy (µ) = Integral-ººººüber x(t)* y(t+µ) dt
µ ist in der originalformel TAU!!!!
Wie lautet die Vorschrift für die Faltung?
y(t)= Integral-ººººüber x(µ)* h(t-µ) dµ
µ ist in der Originalformel TAU!!!!
Was verstehen Sie unter der "Periodisierung" eines Signals und warum wird dies angewendet?
Bei nichtperiodischen Signalen wird der Verlauf von -OO bis +OO als Periode Tf angesehen, wodurch ein periodisches Signal ensteht. Mit diesem kann nun relativ einfach weitergerechnet werden.
Was liegt vor wenn eine Rechteckfenster der Länge K*Ts eine Funktionsperiode von N*Ts besitzt, für die gilt: K=N ?
Ein Gleichsignal mit der Höhe der Amplitude des Rechtecks.
Was versteht man unter Fensterung (windowing) ?
Ein endloses, kotinuierliches Signal wird mit einem endlichen Zeitfenster, der Länge K*Ts multipliziert, wodurch ein Ausschnitt aus dem realen Signal erzeugt wird. Dieser Ausschnitt ist das Fenster
Wie ist die sinc (x) - Funktion definiert?
sinc (x) = sin (x) / x
Wo befindet sich der Niquist-Bereich und was gibt es bei diesem zu beachten?
Oberhalb von ws/2 . Dort darf NICHT abgelesen werden. Die dort entstehenden Linien werden als Alias, der Effekt des Auftretens als Aliasing bzw. Leckeffekt bezeichnet.
---> Verhinderbar durch Shannon-Theorem
Warum sollte grundsätzlich mit 2z als Abtastfrequenz gearbeitet werden?
Für die Butterfly-Methode müssen 2z Daten vorhanden sein. Falls dies nicht so ist, wird teilweise von Rechenprogrammen die fehlende Zahl an Daten durch Nullen ergänzt, was zwangsläufig zu Fehlern führt!
Was verstehen sie unter dem "bit-reversed" - Prinzip?
Es legt die Reihenfolge der Eingangswerte x (k) für den Butterfly nach folgendem Prinzip fest:
Zahl binär codieren -> Binärcode umdrehen -> zurück-codieren
Welche Fenstertypen kennen Sie?
- Rechteckfenster
- Dreieckfenster (Barlett)
- Hamming-
- Hanning-
- Kaiser-
- Blackman-
- Cosinus-
Was verstehen SIe unter einem Filter?
Filter sollen Unerwünschtes zurückhalten oder Unterdrücken und so für ein brauchbares Signal sorgen.
Nennen Sie einige typische frequenzabhängige Filter und deren Eigenschaften bzw. Ziele.
- Tiefpassfilter: Ab einer Grenzfrequenz werden Frequenzen, die oberhalb dieser liegen, möglichst stark unterdrückt
- Hochpassfilter: Ab einer Grenzfrequenz werden Frequenzen, die unterhalb dieser liegen, möglichst stark unterdrückt
- Bandpassfilter: Hoch- unt Tiefpassfilter okombiniert, wodurch nur ein bestimmtes Frequenzband durchgelassen wird.
Welche 3 Filtertypen sind Ihnen grundsätzlich bekannt?
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Filter aus der Statistik (Mittelwertfilter)
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Filter, die nur den Dateneigang nutzen (FIR-Filter)
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Welchen Nachteil haben FIR-Filter gegenüber IIR-Filtern?
Bei FIR Filtern werden nur die Eingangsdaten verwendet, bei IIR-Filtern hingegen auch die Ausgangsdaten. Durch diese Berücksichtigung der Ausgangsdaten verliert, ein beispielsweise ein einmaliger Impuls, zwar immer mehr an Einfluss je mehr Signale eingehen, läuft aber nicht, wie beim FIR-Filter, irgendwann komplett aus der Filter heraus!
Wie greift ESP ggfs. ein?
Durch gezielter Abbremsen einzelner Räder wird das Fahrzeug wieder auf die Spur "gezogen"
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Warum ist eine schlagartige Energieumsetzung bei der Verbrennung weder gewünscht noch möglich?
nicht gewünscht: hohe Triebwerksbelastung und Geräuschemission nicht möglich: AUfgrund der endlichen Flammenfrontgeschwindigkeit
Welche Vereinfachungen werden in den Berechnungen des Arbeitsprozesses getroffen?
-keine Leckage -Kraftstoffenthalpie vernachlässigt -Arbeitsgas Luft -konstante Stoffwerte -kein Wärmeübergang -konstante Masse während Verbrennung
Welche wichtige Kenngröße ist p_m und wie ist sie definiert? (IVB Teil)
Der mittlere Druck o. Mitteldruck. Arbeitsfläche W_v kann durch die gleich große Rechteckfläche ersetzt werden (pV-Diagramm)
Der mittlere Druck o. Mitteldruck. Arbeitsfläche W_v kann durch die gleich große Rechteckfläche ersetzt werden (pV-Diagramm)
r sin(phi) = l sin (chi)
Welches sind die Einflussparameter auf den thermischen Wirkungsgrad des Gleichraumprozesses?
-Verdichtungsverhältnis -thermodynamische Eigenschaften des Arbeitsmediums (Isentropenexponent kappa) -Der Beitrag der Wärmezufuhr in OT ist ohne Einfluss -Erfolgt die Wärmezufuhr nicht in OT, so weirkt das wie eine verminderung des Verdichtungverhältnisses
Wie kann der Kolbenweg "x" eines Hubkolbenmotors berechnet werden?
x = r + l - r cos(phi) - l cos(chi) mit: r = Kurbelradius l = Pleuellänge phi = Kurbelwinkel chi = Pleuelschwenkwinkel
Wovon hängt der effektive Strömungsdurchschnitt im Gegensatz zum geometrischen ab?
Er verringert sich aufgrund strömungsmechanischer Vorgänge wie Strömungsablösungen und Strahleinschnürungen
