Thermodynamische Untersuchungen der Kavitation in Bremsflüssigkeiten und deren numerische Simulation

Zur Verzögerung des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Vermeidung von Schlupf zwischen Reifen und Fahrbahn werden Bremsregelsysteme wie das Anti-Blockier-System (ABS) eingesetzt, das kurze elektrische Schaltzeiten von Magnetventilen zum gesteuerten Druckauf- und abbau an der Bremsscheibe nutzt. Als Folge der anliegenden Drücke in Ventilsitzen treten Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 115 m/s auf mit der unvermeidbaren Folge von schädlichen Kavitationserscheinungen bis hin zu Komplettausfällen von Bremssystemen. Das Risiko wird durch Produktentwicklungen mit kürzeren Regelzeiten, kompakteren Bauweisen und gleichzeitig verbessertem Regelkomfort erhöht. Daher besteht ein methodisches Langfristziel, bei Neuentwicklungen die Ausprägung und den Einfluss der Kavitation auf den Volumendurchsatz durch die kritischen Bauteilquerschnitte berechnen und vor dem Prototypenbau bereits in der Konstruktionsphase durch Simulationsrechnungen vorhersagen und beeinflussen zu können. Eine erwerbbare Simulationssoftware, welche die Eigenschaften einer Bremsflüssigkeit und eines Bremssystems berücksichtigt, gibt es zu diesem Zeitpunkt nicht. Bestehende Modelle berücksichtigen nicht die Verbindung von metastabiler Beschreibung der Blasenentstehung und weiteres Anwachsen der Blasen. Darüber hinaus ist selbst bei diesen Modellen aufgrund von oft zu großer Parametervielfalt der Aufwand zur Durchführung einer Simulation mit den zusätzlich langen Rechenzeiten von in der Regel mehreren Tagen für industrielle Anwendungen nicht geeignet.