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In der Automobilindustrie werden einphasige Strömungssimulationen seit vielen Jahren zur Aerodynamik- und Aeroakustikentwicklung eingesetzt. Sie gewähren einen detaillierten Einblick in das Strömungsfeld und helfen bei der Optimierung des Luftwiderstands und des Innenraumpegels in frühen Phasen des Fahrzeugentwicklungsprozesses. Daneben spielen zweiphasige Strömungssimulationen eine zunehmende Rolle, z. B. bei der Funktion der Scheibenwischer, der Sichtfreihaltung von Scheiben, der Reinigung von Sensoren oder dem Abtropfen von Regenwasser beim Öffnen von Türen und Klappen. Solche Mehrphasenströmungen sind jedoch weitaus komplexer und weniger gut verstanden. BMW arbeitet zusammen mit der TU Darmstadt an der Weiterentwicklung von Simulationsmethoden zur frühzeitigen Analyse und Auslegung des externen Wassermanagements.

Im vorliegenden Beitrag werden drei Anwendungsfälle mit zweiphasigen Strömungen betrachtet. Der erste Anwendungsfall umfasst die Beaufschlagung der Frontscheibe mit Regenwasser, dessen Verdrängung durch die Scheibenwischer und das Abfließen des Wassers. Beim zweiten Anwendungsfall wird das Ablaufverhalten von Regenwasser am stehenden Fahrzeug berechnet und überprüft, ob und wie das Wasser beim Öffnen der Heckklappe in den Fahrzeuginnenraum abtropft. Der letzte Anwendungsfall betrifft die Reinigung von Sensoren zur Fahrzeugumfeldüberwachung im Rahmen des teil-, hoch- und vollautomatisierten Fahrens. Damit das Reinigungsmedium jederzeit effizient seinen Zweck erfüllt, wird das Sensorreinigungssystem simulativ optimiert. Für alle drei Anwendungsfälle werden die zugrundeliegenden Methoden erläutert, Simulationsergebnisse präsentiert und ein Abgleich mit experimentellen Daten zur Validierung durchgeführt.