Um die Nachlaufdelle eines FLügelprofils zu messen, machen wir uns den Impulserhaltungssatz zunutze. Wir messen den Gesamtdruck sowie den statischen Druck um das Flügelprofil. Mithilfe dieser zwei Drücke können wir den dynamischen Druck berechnen. Mit dem dynamischen Druck können wir die Geschwindigkeit um das Profil berechnen, und mit dieser weiterhin den Impuls um das Profil. Mit dem Unterschied zwischen dem Impuls hinter dem Profil und dem "free stream" können wir den Widerstandsbeiwert, oder auch cD-Wert berechnen.
Widerstand von umströmten Körpern und Druckverteilung um Zylinder
1. Widerstand von umströmten Körpern
1.1 Einleitung
Um die Nachlaufdelle eines Flügelprofils zu messen, machen wir uns den Impulserhaltungs- satz zunutze. Wir messen den Gesamtdruck sowie den statischen Druck um das Flügelprofil. Mithilfe dieser zwei Drücke können wir den dynamischen Druck berechnen. Mit dem dynami- schen Druck können wir die Geschwindigkeit um das Profil berechnen, und mit dieser wei- terhin den Impuls um das Profil. Mit dem Unterschied zwischen dem Impuls hinter dem Profil und dem „free stream“ können wir den Widerstandsbeiwert, oder auch ܿ-Wert berechnen.
1.2 Theorie
Die Formeln für den Widerstandsbeiwert und den dynamischen Druck lauten wie folgt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der Gesamtdruck sowie der statische Druck können vom Wassermanometer abgelesen und umgerechnet werden.
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Den dynamischen Druck formen wir nach der Geschwindigkeit um und erhalten so die Geschwindigkeiten um das Profil und im „free stream“.
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Nun fehlt uns zur Berechnung des Widerstandbeiwertes nur noch die Widerstandskraft ܨ. Durch integrieren der Impulsstärke des „free streams“ und der Windgeschwindigkeit mit Flügelprofil, ergibt sich die Formel für die Widerstandskraft.
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Florian Bühler, Julian Richli, AV12c
29.04.2013
Diese Widerstandskraft setzen wir nun in die Formel für den ܿ-Wert ein und erhalten den Widerstandsbeiwert für das Flügelprofil.
Der Widerstandsbeiwert kann auch direkt aus den Drücken und den Ausmassen des Flügelprofils berechnet werden.
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Messstrecke in mm
In Diagramm 1.1 zeigt sich die Nachlaufdelle in Form eines Im- pulsverlustes. Je nach Anstellwin- kel befindet sich der Impulsein- bruch an einer anderen Stelle. Die- ser Impulsverlust führt nun zur Wi- derstandskraft des Flügelprofils.
Diagramm 1.1: Impulsdiagramm zur Darstellung der Nachlaufdelle. Das Diagramm 1.2 zeigt den Ver-
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gigkeit des Anstellwinkels. Verwunderlich ist, dass der ܿ-Wert von 0° auf 5° Anstell- winkel zuerst abnimmt, bevor er wieder ansteigt, jedoch sind Messungsfehler von der Anlage und fehlende Dezimalstellen in den Berechnungen zu berücksichtigen, die das Resultat verfälschen können.
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Diagramm 1.2: Widerstandsbeiwert in Abhängigkeit zum Anstellwinkel.
1.4 Diskussion
Zu beachten ist, dass „S“ in Formel 1 die Flügelfläche und nicht nur die Angriffsfläche dar- stellt. Ebenso kann das Ablesen vom Wassermanometer zu geringfügigen Messfehlern füh- ren, da die Anzeige des Wasserstandes nicht absolut genaue Werte angibt. Die Berechnung der Widerstandskraft über die Nachlaufdelle ist eine Möglichkeit, aber eher kompliziert im Gegensatz zur Berechnung des Widerstandes mittels Laufwaage und Hebelgesetz. Die Wi- derstandsbeiwerte liegen im plausiblen Bereich, liefern aber keine weitreichende Grafik. Die Messung der Nachlaufdelle bei jedem Anstellwinkel hat es uns nur erlaubt drei verschiedene Anstellwinkel zu untersuchen.
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- Florian Bühler (Autor), Julian Richli (Autor), 2012, Widerstand von umströmten Körpern und Druckverteilung um Zylinder, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/262192
