Eindimensionale Hydrauliksimulation mehrphasiger Fluide

Simulationen sind ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Auslegung und Optimierung hydraulischer Systeme. Die Abbildungsgenauigkeit der Realität ist jedoch stark von den zugrunde liegenden mathematischen Modellen abhängig. Besonders Verunreinigungen des Hydrauliköls durch Luftblasen oder Wasser führen aufgrund der veränderten Stoffparameter zu einem abweichenden Systemverhalten. Die für die konzentriert-parametrische Simulation benötigten Modelle zur Beschreibung des mehrphasigen Verhaltens werden in dieser Arbeit vorgestellt.
Aufbauend auf den physikalisch exakten Erhaltungsgleichungen der Masse, des Impulses und der Energie werden die mathematischen Gleichungen für die Kapazität, die Induktivität sowie verschiedene Widerstände entwickelt. Da Luftblasen in Abhängigkeit des Drucks und seiner zeitlichen Änderung in gelöster und ungelöster Form im Hydraulikmedium vorliegen können, wird dieser Diffusionsvorgang experimentell untersucht. Die Ergebnisse resultieren in einem phänomenologischen Massentransfermodell, welches in die Kapazitätsmodellierung integriert wird. Mit Hilfe von Prüfstandsversuchen wird die Anwendbarkeit des Modells experimentell für unterschiedliche Gemische aus Ölen und Luftgehalten gezeigt. Aufgrund der geringen Verfügbarkeit an experimentellen Daten der mehrphasigen Durchströmung von hydraulischen Widerständen, werden umfangreiche Messreihen an unterschiedlichen Widerständen mit verschiedenen Ölen und Wasser- bzw. Luftgehalten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der zur Beschreibung der mehrphasigen Widerstandsdurchströmung aufgestellten Modelle wird hierdurch geprüft. Die Teilmodelle werden zum Abschluss der Arbeit zu einem Gesamtmodell zusammengefügt und die Genauigkeit der Simulation eines Systems mit Hilfe eines weiteren Prüfstands untersucht.