In der vorliegenden Arbeit wird die Wirkungskette von Staubfahnen auf unbefestigten Straßen (Gravel-Roads) hinter einem Vollheckfahrzeug aufgezeigt. Hierzu gehören: 1.) die Resuspension (Aufwirbelung) des Staubes durch den Reifen und den Unterboden des Fahrzeuges (Quelle), 2.) die Ausbreitung des Staubes und Aufweitung zu einer Staubfahne im turbulenten Nachlauf des Fahrzeuges, 3.) die Konzentrationen und die dazugehörigen Partikelgrößenverteilungen in der anschließenden Staubfahne (Transmission) und 4.) der Impakt in einem in einer Staubfahne fahrenden Fahrzeug, sowie die dadurch bedingten Probleme im/am Fahrzeug (Senke). Hierzu wurden Experimente auf einer Gravel-Road in einem Wüstengebiet der USA (Phoenix, Arizona) mit einem speziell ausgerüsteten Meßfahrzeug durchgeführt. Zum Meßequipment gehörten neben den in der Automobilindustrie üblichen Datenerfassungssystemen für fahrzeugrelevante Parameter fünf Partikelmeßgeräte. Es handelte sich um virtuelle Impaktoren mit Streulichtmeßgeräten, die zeitliche Konzentrationsverläufe in drei Partikelfraktionen (d < 4,5 Mikrometer, d < 10 Mikrometer und d < 100 Mikrometer) aufzeichnen konnten. Die Messungen ergaben Quellstärken von 0,3 g/m bei 40 km/h bis zu 1 g/m bei 80 km/h. Ein Vergleich dieser Werte mit denen aus anderen Arbeiten gewonnenen Quellstärken ergab eine gute Übereinstimmung. Die erstmalige Bestimmung der Quellstärken mittels eines in einer Staubfahne fahrenden Meßfahrzeuges zeigte große Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit und des zeitlichen Aufwandes gegenüber der üblichen Bestimmung durch stationäre Konzentrationsmessungen und anschließender Berechung der Quellstärken. Die gemessenen maximalen Konzentrationen in Staubfahnen lagen zwischen 150-200 mg/m3 bei 40 km/h und nahmen mit zunehmender Geschwindigkeit exponentiell auf Werte zwischen 800-1000mg/m3 bei 80km/h zu. Die räumliche Ausdehnung lag zwischen 80-170m. Die resuspendierten Partikel in einer Staubfahne dringen im gesamten Größenbereich in den Motorraum ein und können dort abrasiven Verschleiß an bewegten und unzureichend geschützten Motorbauteilen verursachen. Durch eine Analyse des Bodenmaterials und der Kenntnis der Konzentrationen incl. deren Größenverteilungen wurde ein Staubkomponentenprüfstand entwickelt. Die Verschleißmechanismen, die in Staubschleppenfahrten auftreten, können auf diesem Prüfstand unter konditionierten Bedingungen reproduziert werden. Dadurch ergibt sich ein wesentlich geringerer Entwicklungsaufwand.


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    Title :

    Experimentelle Untersuchungen zur Entstehung und Ausbreitung von Staubfahnen hinter Kraftfahrzeugen


    Additional title:

    Experimental analysis of development and dispersion of clouds of dust behind motor vehicles


    Contributors:
    Kühn, G. (author)

    Publication date :

    2003


    Size :

    118 Seiten, Bilder, Tabellen, 68 Quellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German