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.
Inhaltsverzeichnis
1. Widerstand von umströmten Körpern
1.1 Einleitung
1.2 Theorie
1.3 Ergebnisse
1.4 Diskussion
2. Druckverteilung um einen zylindrischen Widerstandskörper
1.1 Einleitung
1.2 Theorie
1.3 Ergebnisse
1.4 Diskussion
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Ziel dieses Laborberichts ist die experimentelle Untersuchung und aerodynamische Analyse von Widerstandskräften an Flügelprofilen sowie der Druckverteilung um einen zylindrischen Körper. Dabei werden theoretische Modelle, wie das Paradoxon von d’Alembert, den tatsächlich gemessenen Strömungsdaten gegenübergestellt, um physikalische Phänomene wie Strömungsablösung, Nachlaufturbulenzen und Impulsverluste zu quantifizieren.
- Aerodynamische Widerstandsmessung an Flügelprofilen
- Analyse der Druckverteilung um einen Zylinder
- Vergleich zwischen idealer, reibungsfreier Strömung und realen Messwerten
- Untersuchung des Einflusses des Anstellwinkels auf den Widerstandsbeiwert
- Identifikation von Strömungsablösungspunkten und deren Auswirkung auf den Gesamtwiderstand
Auszug aus dem Buch
1.4 Diskussion
Wenn man nun die theoretisch reibungsfreie mit der gemessenen Druckverteilung vergleicht sind klare Unterschiede zu erkennen. Bei der reibungsfreien Druckverteilung herrscht auf der Rückseite des Zylinders (180°) derselbe Druck wie auf der Vorderseite (0°) und auf der Oberseite derselbe wie auf der Unterseite (Abb. 3). Dies wiederspiegelt das Paradoxon von d’Alembert, welches sich aus dem Energieerhaltungssatz herleiten lässt. Deswegen existiert auch kein Widerstand bei einem reibungsfreien Zylinder, da auf der Vorder- und Rückseite derselbe Druck herrscht. Bei den gemessenen Werten hingegen sieht die Druckverteilung anders aus. Folglich muss sich also die Strömung bei 75° und 270° vom Zylinder ablösen. Dadurch bilden sich Nachlaufturbulenzen, welche zu einem Unterdruck auf der Rückseite des Zylinders führen. Da wir auf der Vorderseite einen Überdruck verzeichnen resultiert das in einem erhöhten Widerstand auf den Zylinder im Luftstrom. Würde sich die Strömung infolge einer Erhöhung der Reynoldszahl später vom Körper ablösen, könnte man mit einem kleineren Widerstand rechnen. Eventuelle Abweichungen sind auf Messungenauigkeiten zurückzuführen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Widerstand von umströmten Körpern: Dieses Kapitel erläutert die Berechnung des Widerstandsbeiwerts eines Flügelprofils anhand der Messung von Druckverlusten in der Nachlaufdelle.
2. Druckverteilung um einen zylindrischen Widerstandskörper: Hier wird die reale Druckverteilung um einen Zylinder experimentell ermittelt und kritisch mit den idealisierten, reibungsfreien theoretischen Modellen verglichen.
Schlüsselwörter
Aerodynamik, Widerstandsbeiwert, Druckverteilung, Strömungsablösung, Nachlaufdelle, Impulserhaltungssatz, Reynoldszahl, Zylinderumströmung, Flügelprofil, Grenzschicht, Luftstrom, Messung, Viskosität, Widerstandskraft, d’Alembert-Paradoxon
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Laborbericht grundsätzlich?
Der Bericht behandelt aerodynamische Versuche zur Bestimmung von Widerstandskräften an Flügelprofilen und zur Analyse der Druckverteilung an zylindrischen Körpern.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind die Strömungsmechanik, der Vergleich zwischen theoretischer Idealsimulation und praktischer Messung sowie die physikalischen Ursachen für Strömungswiderstände.
Welches ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, theoretische aerodynamische Vorhersagen durch praktische Experimente zu validieren und Abweichungen, wie etwa die Strömungsablösung, physikalisch zu erklären.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden Druckmessungen mittels Wassermanometer durchgeführt und die Ergebnisse mathematisch durch Integration von Impulsverlusten und Auswertung von Druckgradienten analysiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden sowohl die experimentellen Daten für Flügelprofile als auch die für Zylinder in Form von Diagrammen dargestellt, diskutiert und mit der zugrundeliegenden Theorie verknüpft.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Widerstandsbeiwert, Druckverteilung, Nachlaufdelle, Strömungsablösung und das Paradoxon von d’Alembert.
Was ist das Paradoxon von d’Alembert?
Es beschreibt das physikalische Phänomen, dass in einer idealen, reibungsfreien Strömung ein Körper keinen Widerstand erfährt, was im Widerspruch zu realen Beobachtungen steht.
Warum weichen die gemessenen Werte von der idealen Theorie ab?
Abweichungen entstehen durch reale Gaseigenschaften wie Viskosität, die zur Bildung von Grenzschichten, Strömungsablösungen und somit zur Entstehung von Widerstand führen.
- Citation du texte
- Florian Bühler (Auteur), Julian Richli (Auteur), 2012, Widerstand von umströmten Körpern und Druckverteilung um Zylinder, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/262192
