Zur Vorhersage des Aquaplanings: Numerische Simulation und experimentelle Validierung

Aquaplaning ist die Hauptursache für Verkehrsunfälle auf nassen Straßen. Dieses EU-Projekt zielt auf die Entwicklung eines Berechnungsmodells für das Aquaplaning unter realen Bedingungen, welches die Reifenstruktur, die Reifenverformbarkeit und Wechselwirkungen mit der Straße, die Fluid-Eigenschaften, wie freie Oberflächen, Spray-Bildung und Lufteintrag, sowie Turbulenzeffekte berücksichtigt. Die resultierenden Modelle werden durch eine Serie von Experimenten validiert und des weiteren in eine benutzerfreundliche Softwareumgebung implementiert. Letztlich zielt das Projekt nicht nur auf die Vervollständigung und Verbesserung des Wissenstandes zum Phänomen des Aquaplanings, sondern auch auf die Entwicklung eines effektiven Simulationswerkzeuges, welches die Hersteller befähigt, neue Reifenkonstruktionen hinsichtlich der Verbesserung der Sicherheit unter nassen Straßenverhältnissen zu optimieren und zu validieren. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der experimentellen Untersuchung des Aquaplanings. Hierbei soll insbesondere der Lufteintrag in die Bugwelle vor dem Reifen mittels PIV (Partikel Image Velocimetry) und PDA (Phasen-Doppler Anemometrie) untersucht werden. Es sollen die Werte für Konzentration, Geschwindigkeit und Größe der Blasen innerhalb der Bugwelle bestimmt werden. Aus den Meßergebnissen können die Modelle zur Beschreibung der Zweiphasenströmung abgeleitet werden, die von den Projektpartnern in ihre Software zur Strömungsberechnung implementiert werden.

Hydroplaning is a major source of traffic accidents on wet roads and under rainy conditions. This project aims at developing predictive models for hydroplaning in realistic conditions, taking into account the tire structure, its large deformability and road interaction, the fluid properties, such as free surfaces, spray formation and air entrainment, including turbulence effects. The resulting structure coupled models will be implemented in a user-friendly software environment and validated by a series of dedicated experiments. The final goal of the project is not only the improvement of the knowledge on the hydroplaning phenomenon, but also the development of an effective simulation tool to enable the manufacturers to optimise and validate new tire designs and safety under wet conditions. An additional objective is the dissemination of the results to the public and to the safety and transport agencies. The main content of the work will be the experimental investigation of hydroplaning. Especially, the entrainment of air into the bow wave in front of the tire will be analyzed. Significant values like concentration, velocity and dimension of the bubbles in the bow wave will be measured by PIV (Particle Image Velocimetry) and PDA (Phase-Doppler anemometry). With these results it is possible to develop models for description of the two-phase flow. The partners of the project will implement this models into their software for flow-calculation.