Gaskavitation in kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten: Einfluss von ruhendem, strömendem und hydrodynamisch kavitierendem Zustand

Viele Hydraulik- und Kraftstoffeinspritzsysteme verwenden kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeiten, die in Abhängigkeit von Druck und Temperatur Gase intermolekular lösen. Diese Systeme müssen ihre Funktion bei einer großen Bandbreite an Betriebsbedingungen erfüllen, wodurch die Flüssigkeiten häufig mit Gas übersättigt sind. Infolgedessen können große Mengen ungelöster Luft durch Gaskavitation in kurzen Zeiträumen auftreten und die Systemeigenschaften erheblich beeinflussen.

Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung experimenteller Methoden um einerseits Eingangsgrößen für die Modellierung der Gaskavitation zu ermitteln und um andererseits den Stoffübergang gelöster Gase bei technisch relevanten Bedingungen zu bestimmen. Stoffdaten mit großem Einfluss, wie der Gasgehalt oder die Größe von Gasblasen, wurden für ausgewählte Alkane, ein Hydrauliköl und für Diesel-Kraftstoffe ermittelt. Das Auftreten der Gaskavitation wurde in Drosselströmungen und stromabwärts in dessen Nachlauf akustisch und optisch untersucht. Hierbei wurden auch die Kavitationswahrscheinlichkeiten und die Menge ungelöster Gase über hochauflösende Durchlichtverfahren erfasst.

Die vorgestellten Experimente verdeutlichen die signifikanten Einflussgrößen auf den Stoffübergang gelöster Gase bei technisch relevanten Bedingungen. Sie bilden die Grundlage für ein Gaskavitations-Modell, welches das Auftreten großer Mengen ungelöster Luft in Sekundenbruchteilen erklärt.