Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Ausgasung in Drosselströmungen

Ausgasung von in Hydraulikflüssigkeiten gelöstem Gas kann die Funktion von Hydrauliksystemen und -komponenten nachteilig beeinflussen. Insofern ist es mit Blick auf die hohen Anforderungen an Hydrauliksysteme hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit erforderlich, Ausgasung bei deren Entwicklung und Modellierung zu berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit dokumentiert das Phänomen der Ausgasung in Drosselströmungen anhand systematischer experimenteller Untersuchungen und stellt Messdaten zur Validierung von Ausgasungsmodellen bereit. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung zeigen, dass zum Teil erhebliche Mengen des vor der Drossel in der Hydraulikflüssigkeit gelösten Gases stromab der Drossel als ungelöstes Gas vorliegen, wobei der Entgasungsgrad mit abnehmendem Gegendruck nahezu exponentiell zunimmt. Ungelöstes Gas an der Messstelle ist nur nachweisbar, wenn der Massenstrom durch die Drossel unabhängig vom Gegendruck ist, was zu der Annahme führt, dass Dampfkavitation für die Ausgasung eine Schlüsselrolle spielt. Basierend auf zwei Hypothesen zum mechanistischen Einfluss der Dampfkavitation auf die Ausgasung werden entsprechende Ausgasungsterme entwickelt und an ein Drosselmodell aus der Literatur gekoppelt. Durch den Vergleich von gemessenem und modelliertem Entgasungsgrad lässt sich unter Berücksichtigung der Rücklösung die Hypothese plausibilisieren, dass Ausgasung im Wesentlichen auf Stofftransport von ungelöstem Gas in die durch Dampfkavitation erzeugten Dampfkavitäten zurückzuführen ist.