Entstehen so die hohen Geschwindigkeiten auf einer Tragfläche?
Auf Wikipedia steht , dass die Zirkulation die um einer Tragfläche ensteht ( um genau zu sein dann die "Luft-Streifen"), durch die Wölbung im Flügel in dem Sinne dann verengt wird und dadurch dann der Venturi-Effekt Eintritt UND DANN dadurch die Geschwindigkeit der Luft erhöht wird. Habe ich das so richtig verstanden?
3 Antworten
Fast richtig. Nur eines ist andersrum: zuerst wird die Strömung beschleunigt und dadurch entsteht der Venturieffekt, dass also der Druck abnimmt.
Das mit der Überlagerung eines Wirbels mit einer parallelen Strömung ist eine Modellvorstellung, die vor allem in früheren Zeiten ohne Computerhilfe sehr gute Berechnungen ermöglichte und der Vorstellungs hilft, sich die Strömungsverhältnisse vorzustellen.
Vielen Dank @Hamburger02! Endlich mal jemand der Ahnung hat!
Guten Tag @Hamburger02. Es tut mir leid, dass ich Sie am Sonntag jetzt über Gutefrage anschreibe , allerdings habe ich eine Frage , die mir bisher niemand erklären konnte und daher würde ich Sie gerne fragen .
In diesem YouTube Film:
Wird bei Minute 7 und Sekunde 50 erklärt, dass der Bernoulli Effekt immer andersherum beschrieben wurde.
Sprich : der Unterdruck wird nicht von den schnellen Geschwindigkeiten erzeugt , sondern wenn überhaupt nur andersherum. Physikalisch gesehen und nicht Mathematisch. Ich glaube allerdings, dass das Ihnen schon bewusst ist.
Mein Problem ist allerdings, dass in diesem Video nichts vom Unterdruck, (zur Atmosphäre) erzählt wurde. Allerdings nutzen doch auch unter anderem Vergaser dieses System, um das Benzin aus dem Schwimmer zu saugen. Also muss ja dann der Druck im kleinem Venturi-Rohr , der sich im Vergaser befindet geringer sein , als der Druck vom Schwimmer und der Schwimmer hat Atmosphärendruck , also muss dann dementsprechend auch der Druck vom kleinem Venturi-Rohr kleiner sein, als die von der Atmosphäre. Genau das gleiche , ist ja dann auch bei der Tragfläche.
Ich hoffe, dass Sie mir helfen können.
LG
Youtube sagt zu mir: "Video ist nicht verfügbar"
Also den Venturieffekt im Vergaser hast du jedenfalls völlig korrekt beschrieben.
Was da nun andersrum beschrieben wird, weiß ich nicht.
Korrekt ist jedenfalls:
Dass überhaupt etwas strömt, wird dadurch verursacht, dass am Beginn der Strömung der Druck größer ist als am Ende. Bei der Tragfläche ist das hinten der Atmosphärendruck und vorne der Staudruck durch die Fluggeschwindigkeit.
Der Gesamtdruck teilt sich überall auf in den hydrostatischen Drtuck sowie den hydrodynamischen Druck:
p_ges = p_stat + p_dyn
Je schneller die Strömung fließt, umso größer wird p_dyn und gemäß
p_stat ? p_ges - p_dyn
sinkt der hydrostatische Druck ab.
Dadurch herrscht über der Tragfläche ein geringerer und unter der Traggfläche ein höherer als Atmosphärendruck. Dieser abgesenkte p_stat ist die Wirkung der beschleunigten Strömung.
Gibt es eigentlich eine Physikalische Erklärung warum der hydrostatische Druck sinkt , wenn der hydrodynamischen Druck steigt?
Der sagt im Prinzip nichts anderes, als ich geschrieben habe.
Grundsätzlich muss man immer zwischen Koinzidenz und Kausalität unterscheiden.
Koinzidenz ist ein zeitliches und/oder räumliches Zusammenfallen von Ereignissen oder Zusammentreffen von Objekten. Wenn also die Geschwindigkeit der Strömung zunimmt und der Druck abnimmt, ist das eine Koinzidenz. Beide Phänomene treten gleichzeitig auf. Man kann korrekt sagen, die Geschwindigkeit der Strömung nimmt zu, also nimmt der statische Druck ab. Damit formuliert man keine Kausalität, sondern nur ein gleichzeitiges Auftreten.
Wenn man nach einer Kausalität, also nach einer Ursache-Wirkungskette sucht, muss man vorsichtiger sein. Man darf nicht sagen, die beschleunigte Strömung ist die Ursache für die Druckabnahme. Wenn man die Kausalität von Bernoulli/Venturi untersucht, dann stellt man fest, was ich oben geschrieben habe: "Dass überhaupt etwas strömt, wird dadurch verursacht, dass am Beginn der Strömung der Druck größer ist als am Ende." Das versucht der im Video klar zu machen. Seine Begründung ist korrekt, denn nach dem Grundgesetz der Mechanik (F = m *a) kann eine Beschleunigung nur dann auftreten, wenn eine Kraft auf den Körper/Fluid einwirkt. Das ist in diesem Fall der Druckunterschied, der durch eine Art Staudruck an der Engstelle noch erhöht wird. Bei der Tragfläche ist ebenfalls der Staudruck an der Vorderkante des Profils die Ursache dafür, dass überhaupt etwas strömt und zwar auf der Oberseite beschleunigt.
Dazu noch eine generelle Bemerkung. Wir sind nicht in der Lage, die wahren Vorgänge in allen Einzelheiten exakt festzustellen oder zu berechnen. Dazu gibt es viel zu viele Einflussfaltoren, auch wenn sie kaum eine Rolle spielen. Um diese Probleme zu umgehen, schaffen wir uns Modelle, die die wahren Vorgänge so stark vereinfachen, dass wir sie mental und rechnerisch einigermaßen erfassen können. Bei jeder Modellbilldung kommt man in einen Zielkonflikt zwischen Exaktheit und Einfachheit. Da muss man dann im Einzelfall entscheiden, welches dieser beiden Kriterien die größeren praktischen Vorteile bringt. Benoulli hat auchnur ein Modell der Strömung geschaffen, das aber hinreichend genaue Ergebnisse liefert. Innerhalb dieses Modells spielen Ursache und Wirkung auch keine große Rolle. Erst wenn man die Kausalitäten näher untersucht, reicht Bernoulli alleine nicht mehr aus. Dann muss man das Modell erweitern, z.B. durch Betrachtung der Strömungsmechanik unddurch das erste Newonsche Axiom. Man kommt dann mental der Wahrheit etwas näher, aber rechnerisch hat man keine Vorteile davon.
Gibt es eigentlich eine Physikalische Erklärung warum der hydrostatische Druck sinkt , wenn der hydrodynamischen Druck steigt?
Das lässt sich über den Energieerhaltungssatz herleiten. Da weder Arbeit noch Wärme zu- oder abgeführt werden, muss die Gesamtenergie gleich bleiben. Eine beschleunigte Strömung bedeutet höhere kinetische Energie, also muss die potenzielle Energie, die hier im Kraftfeld des Druckes, also dem Druckgradienten liegt, abnehmen..
kann ich also sagen , dass die Kinetische Energie in Form der Beschleunigung im engen Teil der röhere von der Energie vom Druck umgewandelt wird? Und das ganze hat doch auch was mit dem Kontinuitätsgesetz zutun , oder?
Ja, das kann man so sagen. Das wird auch durchaus angewendet, z.B. hier:
https://ekgecho.de/thema/das-bernoulli-prinzip-und-die-messungen-von-druckgradienten/
speziell Formel 6.
Und das ganze hat doch auch was mit dem Kontinuitätsgesetz zutun , oder?
Das Kontinuitätsgesetz gilt in einem Venturirohr ebenfalls. Was vorne an Masse reingeht, muss auch hinten wieder rauskommen und bei einer stationären Strömung durch jeden Querschnitt durchgehen.
und wie verhält sich das ganze , wenn nicht die Luft durch die Röhre , sondern die Röhre durch die Luft bewegt ? ist das dann das gleiche und gilt dann an der Engstelle auch das Kontinuitätsgesetz , weil das hört sich für mich ein wenig seltsam an. So ungefähr fliegt ja auch u.a ein Flugzeug , indem die Stromlinien aneinander gepresst werden und es dann wie einer Venturi-Röhre wirkt , oder nicht?
Das Kontinuitätsgesetz gilt in einem Venturirohr ebenfalls. Was vorne an Masse reingeht, muss auch hinten wieder rauskommen und bei einer stationären Strömung durch jeden Querschnitt durchgehen.
ist das nicht sogar der Hauptgrund bzw. der erste Grund für die Wirkung einer Venturi-Röhre? Durch die Venturi-Röhre wird die Luft bewegt und an der Engstelle wird die Luft wegen dem Kontinuitätsgesetz beschleunigt , aber die Energie für die Beschleunigung wird aus der Potenziellen Energie vom Druck umgewandlet und es entsteht Unterdruck. Und dann passiert doch das , was im Youtube Film gesagt wurde undzwar jetzt bildet sich eine Druckgradientenkraft , die dann auf dem großem Rohr mit dem hohen Druck die sich dann im kleinem Rohr mit dem Unterdruck auswirkt , was dann die 2 Beschleunigung ist , oder liege ich hier komplett falsch?
und wie verhält sich das ganze , wenn nicht die Luft durch die Röhre , sondern die Röhre durch die Luft bewegt ?
Das macht keinen Unterschied.
An der Engstelle muss dieselbe Masse durch, wie im dicken Rohr herangeströmt kommt. Dadurch staut sich quasi das Material und der Druck wird in kinetische Energie umgewandelt, wodurch bedingt durch den Energieerhaltungssatz der Druck sinkt.
Also kann man sagen , dass durch den engen Querschnitt die Luft schneller strömen muss(Kontinuitätsgesetz) , da aber die Energie für das schnellere strömen auch irgendwo her muss , wird die Energie vom Druck in die Kinetische Energie umgewandelt und dadurch entsteht ein niedriger Druck?
Das ist gut zusammengefasst. Damit hast du die beiden grundsätzlichen Erhaltungssätze, den Massenerhaltungssatz und den Energieerhaltungssatz eingebaut.
Was ich aber nicht wirklich verstehe im Youtube Video wurde gesagt, dass die schnelle Strömung durch die Druckgradientenkraft verursacht wird , Weil sich vor der Verengung die Luft staut und dadurch vor der Verengung ein Überdruck entsteht. Also wird doch die Energie vom Überdruck in die Kinetische Energie umgewandelt oder nicht? Wieso wird dann in der Engstelle ein Unterdruck erzeugt ?
Weil sich vor der Verengung die Luft staut und dadurch vor der Verengung ein Überdruck entsteht.
Das ist ein Mangel in dem Video. Der will es einfach erklären, führt dann aber selber einen Begriff ein, der die Sache wieder unnötig kompliziert und missverständlich macht. Er operiert da mit verschiedenen Begriffen zum Druck (zu wenig, zu viel, ausgeglichen etc), um sachlich korrekt zu bleiben, aber gleichzeitig die Schwäche in seiner Erklärung zu überspielen.
Tatsächlich entsteht vor der Engstelle keine Überdruck in dem Sinne, dass der Druck gegenüber der Leitung davor ansteigen würde und auch die Ströungsgeschwindigkeit verlangsamt sich nicht. Dieser "Staudruck" setzt sich praktisch durch das ganze Rohr bis zum Anfang konstant durch. Der muss sozusagen schon am Eingang des dicken Rohres aufgebracht werden.
also wurde im Video falsch erklärt , dass am Anfang der kleinen Röhre ein überdruck entsteht , die dann mit der Druckgradientenkraft die Strömung beschleunigt?
Aber irgendeine (Druckgradienten)kraft(überdruck?) muss doch auf die kleine Röhre wirken , weil sonst würde doch nicht die Luft so schnell durch den kleinen Querschnitt der Röhre strömen , weil die Luft kann ja nicht denken und sagen , dass die dann schnell strömen muss, weil sonst die anderen Luftteilechen nicht durch kommen.
Also was genau ist die Ursache , dass die Strömung so schnell in der Verengung strömt?
Weil sie keine Chance dazu hat, sondern den "gedachten" Staudruck auf der Stelle in Geschwindigkeit umsetzt, bevor er sich eigentlich aufbauen kann. Durch den offenen Eintritt in die Verengung entweicht der sozusagen sofort wieder. Ein echte Druckerhöhung wäre im Prinzip auch ein Widerspruch gegen den Energieerhaltungssatz, den woher sollte die Energie dafür kommen?
ich hab dann noch 2 Fragen , sorry.
- Gibt es eine einfache Erklärung bzw. ein Beispiel, warum die Luft in der Verengung schneller stömen muss? Also wegem dem Kontinuitätsgesetz , das ist mir klar , allerdings ist das für mich ein wenig schwer vorzustellen , vorallem wenn es wie in einem Flugzeug ist , wo die "Venturi-Röhre" sich dann durch die Luft bewegt und nicht andersherum.
- Und gibt es eine einfache Erklärung , warum denn der Druck niedriger wird, wenn die Luft schneller wird? Also auch hier ist der Energieerhaltungssatz der Grund , allerdings ist auch das für mich ein wenig schwer vorzustellen.
Meine Theorie zu 2 ist , dass durch die schnelle Beschleunigung der Luftteilchen , sich die Luftteilchen dann weit auseinander trennen , wodurch sich dann die Dichte bzw. der Druck verringert?
Also wegem dem Kontinuitätsgesetz
Genau, das ist die ausreichende Erklärung.
vorallem wenn es wie in einem Flugzeug ist , wo die "Venturi-Röhre" sich dann durch die Luft bewegt und nicht andersherum.
Das ist eigentlich keine Röhre, sondern sozusagen das Gegenteil. Nun ist die "Wand", die zu einer Verengung führt, eben nicht mehr außen, sondern innen in der Strömung. Ob sich das Flugzeug bewegt oder die Luft ist eine Frage des Bezugssystems. Wenn du bei einem Flugzeug die Hand durchs offene Fenster nach draußen steckst oder auf der Tragfläche sitzt, wirst du kaum sagen können, die Luft steht still. Und wenn du nichts siehst zum vergleich, also z.B. Wolken oder die Erdoberfläche, kämst du auch nicht auf die Idee, dass sich das Flugzeug bewegt. Diese Idee vom Bezugssystem liegt auch der Relativitätstheorie Einsteins zugrunde. Alles ist relativ und bei der Strömung kommt es nur darauf an, dass sich Luft und Profil relatiiv zueinander bewegen.
Und gibt es eine einfache Erklärung , warum denn der Druck niedriger wird, wenn die Luft schneller wird?
Die einfacher Erklärung liegt darin, dass die Druckenergie in kinetische Energie umgewandelt werden muss, weil ansonsten das Kontinuitätsgesetzt verletzt wäre.
Den Venturieffekt kann man übrigens auch auf der Autobahn in einem Stau vor einer einspurigen Baustellle beobachten. In dem Stau auf drei Spuren vor der Verengung bewegen sich die Teilchen (Autos) langsam und liegen dicht beieinander (hohe Dichte = hoher Druck). Schon bei Beginn der Engstelle, wenn die ganzen Autos anfangen, sich auf die eine Spur einzufädeln, gehhts leicht schnelller und die Abstände wachsen. In der einspurigen Baustelle gehts dann plötzlich viel schnelller und die Abständewachsen an.
Also kann man zum Abschluss nun sagen , dass wie ich oben bereits geschrieben habe : durch den engen Querschnitt muss die Luft schneller strömen (Kontinuitätsgesetz) , da aber die Energie für das schnellere strömen auch irgendwo her muss , wird die Energie vom Druck in die Kinetische Energie umgewandelt und dadurch entsteht ein niedriger Druck. Vor der Venturi Düse ensteht nicht wirklich ein "wichtiger " Überdruck , sowie im Video (nicht)gesagt wurde , weil der Überdruck zu gering ist und sofort wieder "neutralisiert" wird.( Allerdings verursacht der leichte Überdruck eine Druckgradientenkraft, was ein Grund ist , warum die Stömung u.a überhaupt strömt)
Und bei einem Flügel kann man sich das so vorstellen, dass durch die Krümmung die Strom Linien anneinander gepresst werden , wodurch dann sowas ähnliches wie eine Venturi-Düse entsteht?
Kann sein , dass ich was vergessen habe.
Ich bin kein Physiker oder Student:)
Den Venturieffekt kann man übrigens auch auf der Autobahn in einem Stau vor einer einspurigen Baustellle beobachten. In dem Stau auf drei Spuren vor der Verengung bewegen sich die Teilchen (Autos) langsam und liegen dicht beieinander (hohe Dichte = hoher Druck). Schon bei Beginn der Engstelle, wenn die ganzen Autos anfangen, sich auf die eine Spur einzufädeln, gehhts leicht schnelller und die Abstände wachsen. In der einspurigen Baustelle gehts dann plötzlich viel schnelller und die Abständewachsen an
Das verstehe ich grad noch nicht so Ganz.
Sinkt der Druck einfach nur , weil die Abstände von den Teilchen zunehmen und man sagt dann einfach nur , dass die Energie aus dem Druck in die Kinetische Energie umgewandelt wird
oder sinkt der Druck , weil wirklich die Energie aus dem Druck in Kinetische Energie umgewandelt wird?
Na ja, das ist nur ein analoges Beispiel. Die Autos werden schnelller, weil die Fahrer Gas geben... das können Teilchen natürlich nicht. Man könnte höchstens so argumentieren, dass alle Teilchen, egal ob Autos oder Moleküle, immer das Bedürfnis haben, einem vorhandenen Druck auszuweichen. Das machen beide, indem sie beschleunigen bzw. beschleunigt werden.
oder ist das falsch wenn ich sage , dass durch den kleinen Überdrück der am Anfang entsteht ,die Luft beschleunigt wird ( wie du ja selbst oben geschrieben hast "Dass überhaupt etwas strömt, wird dadurch verursacht, dass am Beginn der Strömung der Druck größer ist als am Ende.") und wenn die Luft dann in der Verengung ist, strömt die Luft schneller ( weil sich ja jetzt sozusagen die Bewegungsenergie von den Teilchen jetzt sich quasi stapeln) und dadurch erhöht sich der Abstand von den Teilchen ( vorallem von den Teilchen , die gerade in die Veregung eintreten) , wodurch dann auch der Druck gerringer wird ?
Wenn ich ehrlich bin , glaube ich zwar , dass das totaller humbug ist , aber Fragen kann ich ja trotzdem :)
(Ich hoffe , das es okay ist , wenn ich jetzt dutze)
Das hier ist eigentlich die beste Erklärung:
Also kann man sagen , dass durch den engen Querschnitt die Luft schneller strömen muss(Kontinuitätsgesetz) , da aber die Energie für das schnellere strömen auch irgendwo her muss , wird die Energie vom Druck in die Kinetische Energie umgewandelt und dadurch entsteht ein niedriger Druck?
(Ich hoffe , das es okay ist , wenn ich jetzt dutze)
Ja, das ist hierzuforum so üblich.
Ah ok. Das hört sich für mich sehr seltsam an , dass die Luft dann "einfach" schneller strömt. Scheinbar ist das auch so eine Physikalische Eigenschaft, die man einfach akzeptieren muss , weil es keine wirklich verständliche Erklärung dafür gibt. Aber danke.
Tut mir leid wegen den Fragen, aber gibt es denn es denn wirklich keine( einfache )Erklärung, warum denn genau die Strömung schneller sein muss? Ich meine niemand "zwingt" die Luftteilchen sich jetzt schnell da durch zu bewegen. Und ein Überdruck am Anfang der Verengung kann es ja nicht sein, da sonst kein Unterdruck in der Verengung entstehen würde und der Unterdruck in der Verengung entsteht ja durch die Beschleunigung von den Luftteilchen , also hat der Unterdruck damit auch nicht wirklich was zutun.
Tut mir leid wegen den Fragen, aber gibt es denn es denn wirklich keine( einfache )Erklärung, warum denn genau die Strömung schneller sein muss?
Das ist einfach erklärt: wegen dem Kontinuitätsgesetz. Was durchs dicke Rohr durchgeht, muss auch durchs dünne durch und das geht eben nur mit höherer Geschwindigkeit.
Aber was ich verstehe : die Luft kann doch nicht denken und denkt sich daher auch nicht " ich muss schneller werden, damit kein Stau hintermir entsteht, sondern Luft sind doch einfach nur schwebende Teilchen. Die einige Logische Erklärung für mich ist, dass einer kleiner Überdruck vor der Verengung ist , wodurch dann eine Druckgradientenkraft auf das Rohr bzw. Auf die Verengung wirkt , welche dann die Teilchen so beschleunigt, dass die Teilchen sich weit auseinander entfernen und das ist dann der / ein Unterdruck, aber das kann ja nicht sein , wie du oben schon geschrieben hast.
Also wenn man alle Vorgänge auf Teilchenebene genau analysieren würde, käme man zu gar nichts mehr, außer zu großer Verwirrung. Da ist der menschliche Geist schlichtweg überfordert.
Bevor sich eine stationäre Strömung einstellt, also in dem Moment, wo man den Hahn aufdreht und das Wasser ins Rohr schießt, gibt es dynamische Druckphänomene vor der Verengung und jede Menge Druckwellen, die hin- und hersausen bis sich dann alles beruhigt und ausgeglichen hat und sich eine stationäre Strömung einstellt. Diese Vorgänge lassen sich aber nur mit enorm aufwändigen Computersimulationen darstellen und auch das nur bis zu einer beschränkten Detailgenauigkeit.
Sprich es ist eine sehr komplexer Physikalischer Vorgang, der fast kein Mensch versteht und wie ich schon grade geschrieben habe , einfach akzeptieren muss?
Je mehr man ins Detail geht und das einfache Modell von Venturi/Bernoulli dabei verlässt, umso komplizierter wird es. Deshalb wählt man ja stark vereinfachte Modelle, damit man mit einfachen Rechnungen Ergebnisse erhält, die die Wirklichkeit sehr gut annähern, aber nie ganz genau erreichen.
Also meinst du damit , dass man es einfach akzeptieren muss , weil wie ich schon geschrieben ein sehr komplexer Physikalischer Vorgang ist , der fast kein Mensch versteht?
Da gilt in der Physik meistens die Regel: Hauptsache, es funktioniert. Warum es funktioniert ist zweitrangig.
mir sind leider noch 2 weitere Fragen eingefallen , sorry :(
- Ich habe mir mal ein Trinkhalm genommen und habe da mal durch gepustet. Dabei habe ich mit meinem Finger den Trinkhalm ein wenig zusammengedrückt und es war zwar erstmal nicht wirklich für mich schwerer zu pusten , allerdings war auch die Luft die am Ende rauskam deutlich langsamer . Wie kann das sein ? Liegt das einfach daran , dass ein Trinkhalm nicht wirklich ein geeignetes Versuchobjekt ist?
- Wie ich sehe , kennst du dich mit Verbrennungmotoren aus und dahrer weißt du ja auch , dass die meisten Ottomotoren eine Drosselklappe haben . Was ich mich dann aber frage , ist warum funktioniert dann eine Drosselklappe, weil eine Drosselklappe ist ja in dem Sinne auch nicht anderes als eine Verengung und wie wir ja oben sehr ausfürlich besprochen habe, wird die Verengung ja "ignoriert" (wegem dem Kontinuitätsgesetz , oder?) indem die Luft dann Beschleunigt wird(deswegen sinkt ja auch der Druck). Wie entsteht dann der Drosseleffekt?
Die Lösung zu 1 habe ich schon herausgefunden , also brauchst du das nicht mehr zu beantworten.
Wie kann das sein ?
Wenn hinten weniger rauskam ist auch vorne weniger reingekommen.
Liegt das einfach daran , dass ein Trinkhalm nicht wirklich ein geeignetes Versuchobjekt ist?
Doch, ein Trinkhalm ist durchaus ein geeignetes Versuchsobjekt. Es entspricht aber nicht mehr den Annahmen des Modells, das dem Bernoulli und Venturieffekt zugrund liegt. Da geht man nämlich von einem Fluid ohne Viskosität und von einer reibungsfreien Strömung aus. Das ist aber nur eine grobe Annäherung an die Realität. Sobald man reale Strömungen genauer berechnen will, wirds enorm kompliziert. Das weiß ich vom Uni-Fach Strömungslehre.
dahrer weißt du ja auch , dass die meisten Ottomotoren eine Drosselklappe haben
Alle haben die. Eine Drosselklapppe hat mit einem Venturirohr nur noch ganz am Rande zu tun. Hier wird absichtlich eine scharfe Kante eingebaut, die zu extrem starken inneren Verwirbelungen und damit sehr hoher innerer Reibung führen. Dadurch wird die Druckenergie nicht komplett in kinetische Energie umgesetzt, sondern in thermische Energie, die dann sozusagen endgültig verloren ist. Drisseln im Allgemeinen erzeugen absichtlich einen hohen Strömungswiderstand, sodass das passiert, was du am Trinkhalm festgestellt hast: Sobald man den Strömungswiderstand erhöht, nimmt insgesamt der Volumenstrom im gesamten Strömungssystem ab. Das ist durchaus vergleichbar mitelektrischem Strom. Wenn du da in einem Stromkreis einen hohen Widerstand einbaust, sinkt der Strom im gesamten Stromkreis. Der Spannungsabfall (Druckverlust) passiert dann hauptsächllich an dieser"Engstelle".
Also wird die Druckenergie dann in thermische Energie umgewandelt anstatt in Kinetische?
Habe noch eine Frage. Wenn ich Rohr A und Rohr B habe und Rohr B hat eine Verengung im Rohr und ich schließe dann an beiden Röhren am Anfang eine Wasserleitung und am Ende ein leeres Gefäß an , welches wird dann schneller voll? Beide , oder ?
Dann wird das Gefäß ohne Verengung schneller voll.
In der Engstellle steigt die Reynoldszahl und damit auch die innere Reibung der Flüssigkeit.
Außerdem nimmt das Verhältnis Rohrwandfläche zu Strömungsquerschnitt zu, sodass der Einfluss der Reibung an der Rohrwand steigt.
Sorry , aber das ist eine Schulfrage , die ich nicht wirklich beantworten kann. Die Frage war , warum dann in einem Wasserhahn o.ä sich das Wasser einstellen lässt, also ob viel oder wenig rauskommen soll.
Bei einem Wasserhahne oder technisch korrekt einem Wasserentnahmeventil gibt es eine Engstelle und mit der Größe dieser Engstelle kann man den Durchfluss steuern.
Aber ich dachte , dass in einer Engstelle der Volumenstrom genauso so ist , wie außerhalb der Engstelle? Also wie funktioniert dad ?
Und ich habe mal mein Physik Lehrer gefragt , warum denn die Strömung überhaupt schneller wird (ich meine das , was wir oben vor 11 Tagen besprochen haben ) und er meinte tatsächlich auch sowas wie , dass es keine Erklärbare Lösung gibt , weil es einfach nur eine Beobachtung ist . Und wenn man mal genau überlegt interessiert das eh keinen Mensch , denn Hauptsache, es funktioniert 😉
Aber ich dachte , dass in einer Engstelle der Volumenstrom genauso so ist , wie außerhalb der Engstelle?
Das ist so zwar völlig korrekt, aber insgesamt ist der Volumenstrom durch beide geringer, weil der Gesamtströmungswiderstand steigt.
Also ist das so , wenn man 2 Röhre hat und ein Rohr hat eine Verengung dann ist z.b im Rohr ohne Verengung der Volumenstrom z.b 10 L / Minute und im Rohr mit einer Verengung z.b 7 L / Minute , weil der Gesamtströmungswiderstand höher ist? Warum ist der Gesamtströmungswiderstand überhaupt höher? Nur wegen der Reibung?
Das ist wie bei einem Stromkreis, bei dem mehrere Widerstände hintereinander geschaltet sind. Der Gesamtwiderstand errechnet sich dann aus der Summe der Einzelwiderstände. So ist es auch in einer Wasserleitung. Der Widerstand in den Rohren und der Widerstand in der Engstelle bestimmen den Gesamtwiderstand. Dabei hat die Engstelle den größten Einfluss.
Nur wegen der Reibung?
Ja, nur wegen der Reigung. Dabei unterscheidet man die äußere Reibung an den Rohrwänden und die innere Reibung durch Wirbelbildungen. Bei solchen Engstellen wie in einem Wasserhahn spielen vor allem die Verwirbelungen, die dort im Wasser entstehen, die entscheidende Rolle. Die sind so stark, dass die Druckenergie in Wärme umgewandelt wird.
Also ist das dann wie bei der Drosselklappe , wie du oben beschrieben hast ?
Ganz genau. Ein Wasserhahn ist nichts anderes als eine veränderliche Drosselstelle.
... Die so gebaut wurde , dass die Druck Energie nicht in Kinetische Energie umgewandelt, sondern größtenteils in Thermische , oder ?
Weil in einem Vergaser oder ähnliches wird es ja (bestenfalls) nicht in Thermische Energie umgewandelt, oder ?
Die so gebaut wurde , dass die Druck Energie nicht in Kinetische Energie umgewandelt, sondern größtenteils in Thermische , oder ?
Genau.
Weil in einem Vergaser oder ähnliches wird es ja (bestenfalls) nicht in Thermische Energie umgewandelt, oder ?
Damit möglichst wenige Strömungeverluste entstehen ist eine ganz besondere Form erforderlich, die letztlich zu dem bekannten Venturirohr führt. Hier wäre eine solche Form zu sehen:
https://www.ksb.com/blob/188120/fb15acc5e2698cddb9f85402617f6ccd/venturirohr-1-data.jpg
Die Verengung darf nicht zu stark auf einmal erfolgen, die Verengung darf auch nicht zu stark sein im Vergleich zum Zulaufdurchmesser und vor allem muss sich das Rohr anschließen sehr langsam wieder erweitern. Nur dann entstehen relativ wenige Wirbel in der Strömung und die Druckverluste sind nur sehr gering. Ganz besonders wichtig ist vor allem der Diffusor, wenn das Rohr nach der Engstelle wieder weiter wird. Da darf Die Neigung der Wand keinesfalls mehr als 15° betragen, sonnst löst sich die Strömung ab und wird turbulent.
Du kannst selber mal folgenden Versuch machen: Nimm einen Stift (notfallls tut es auch eine Gabel, Messer oder so) und halte die in den Strahl des Wasserhahns senkrecht nach unten. Das Wasser folgt der Form des Gegenstandes. Nun hälst du das Ding langsam immer schräger und du wirst sehen, dass das Wasser der Neigung folgt. Sobald du aber eine Schrägstellung von etwa 15° erreicht hast, will das Wasser nicht mehr der Schräge folgen, sondern löst sich ab und der Strahl wird "chaotisch". In dem Moment, wo sich der Strahl ablöst, entstehen Verwirbelungen.
Nun ist es bei allen Drosselstelllen wie dem Wasserhahn so, dass sich der Querschnitt nach der Engstelle nicht glatt und langsam mit weniger als 15° erweitert, sondern schlagartig. Damit ist sichergestellt, dass jede Menge Wirbel mit Druckverlust entstehen bzw. die Drosselstelle einen starken Strömungswiderstand darstellt.
wie ist das eigentlich mit Kompressible Fluide? Bei inkompressible Fluide gilt ja die "Regel" , was rein muss muss auch wieder raus , weil das Fluid kann sich ja nicht irgendwo stauen oder entfernt werden. Aber Kompressible Fluide können sich ja in dem Sinne schon etwas stauen?
Aber Kompressible Fluide können sich ja in dem Sinne schon etwas stauen?
Bei einer stationären Strömung gilt der Massenerhaltungssatz: was an Masse reingeht, kommt auch an Masse raus. Der Volumenerhaltungssatz kann aber in der Tat nicht mehr angewendet werden.
Aber mit Luft und ähnliches funktioniert es dann so ähnlich , wie bei Fluiden oder wie ? Weil wie würde sonst der Unterdruck in einem z.b Vergaser entstehen?
Auch Luft ist ein Fluid und zwar ein kompressibles. Auf jeden Fall gilt der Massenerhaltungssatz: was reingeht kommt auch wieder raus.
Sorry , meinte inkompressible Fluide .
Aber ist der Massenerhaltungssatz nicht sowas ähnliches wie der Volumenerhaltungssatz?
Wie entstehen dann sonst die hohen Geschwindigkeiten bei kompressible Fluide , weil bei inkompressible Fluide entstehen doch die hohen Geschwindigkeiten, (weil der Volumenstrom ja immer konstant sein muss ) weil das Medium sich ja nicht sammeln kann?
Aber ist der Massenerhaltungssatz nicht sowas ähnliches wie der Volumenerhaltungssatz?
Nur bei inkommpressiblen Fluiden ist Massenerhaltungssatz = Volumenerhaltungssatz. Bei kompressiblen Fluiden ändert sich der Volumenstrom mit den unterschiedlichen Drücken und Dichten auch bei einer stationären Strömung ständig.
Bei kompressiblen Fluiden erhöht sich daher der Volumenstrom in Engstellen mit Venturieffekt deutlich. Das ist übrigens der Unterschied zwischen Bernoulli, der sich urpsüngliche nur auf inkompressible Fluide bezog und Venturi, der den Bernoulli auf kompressible Fluide erweiterte.
Das verstehe ich nicht so ganz. Bei Inkompressible Fluide tritt ja die "Regel" ein , die ich oben geschrieben habe: was rein muss ,muss auch wieder raus , weil das Fluid kann sich ja nicht irgendwo stauen oder entfernt werden.
Kompressible Fluide können sich da schon sammeln oder liege ich da falsch?
Kompressible Fluide können sich da schon sammeln oder liege ich da falsch?
Wir betrachten hier immer stationäres Strömungen, d.h. Strömungen, die über längere Zeit konstant bleiben. Für die muss immer der Massenerhaltungssatz gelten, denn sonst wären sie nicht stationär.
Es gibt natürlich auch instationäre Strömungen, wo der Massenerhaltungsatz temporär nicht gilt. Dann wirds aber richtig kompliziert kaum berechenbar und selbst in Simulationen können da eventuell nur grobe Näherungen gefunden werden. Da hilft am Ende nur Versuch und Messung am echten Objekt.
Ein typisches instationäres Verhalten wäre z.B, das sogenannte Verdichterpumpen, wenn im Verdichter plötzlich Strömungsabrisse und Schwingungen durch Überlastung auftreten. Das führt sehr häufig zur Zerstörung eines Verdichters. Mehr dazu hier:
https://www.turboconsult.de/turbomaschinen/pdf/bd3-Leseprobe-SchaedenVerdichterbereich.pdf
Also macht es (hier in unserer Betrachtung) kein großen Unterschied, ob das Medium kompressible oder inkompressible ist ?
Richtig. Deswegen werden Bernoulli und Venturi oft verwechselt, was aber nicht sonderlich schlimm ist.
Liegt das vielleicht auch daran , dass selbst Kompressible Fluide sich z.b in einer Venturi-Röhre nicht wirklich sammeln können (weil dazu die Kraft zu gering zu ist )?
Das liegt daran, dass man stationäre Infraschallströmungen betrachtet. Bei einer Überschalldüse oder Überschallprofilen treten z.b. durchaus Stellen auf, wo sich das Fluid sozusagen sammelt und zu sogenannten Verdichtungsstößen führt. Die sind sogar bei Jets mit Nachbrenner oder bei Raketenstarts mit bloßen Auge zu sehen.
Es tut mir leid , dass ich Dich so nerve , aber ich habe mal wieder eine kleine Frage. Undzwar geht es allgemein jetzt um eine Tragfläche. Um genauer zu sein ,geht es um die Auftriebshilfen.
Also wir haben ja gesagt , dass ein Flugzeug dadurch fliegt , dass durch die Krümmung auf der Oberseite sich die Luft-Linien verengen und dann dadurch der gleiche Effekt wie bei einer Venturi-Röhre auftitt.
Vorflügel: Die Vorflügel sind sozusagen einfach nur Umlenkflügel , wodurch man steiler fliegen kann, weil dadurch Luft auf die Tragfläche geleitet wird und es nicht so schnell zu einem Strömungsabriss kommt.
Krügerklappen: Krügerklappen sind so änlich wie Vorflügel.
Landeklappen: Die Landklappen machen gleich 2 Sachen.
- Sie fügen eine kleine Krümmung am Ende des Flügels hinzu , wodurch dann sich dann die Luft-Linien wie auf der normalen Tragfläche auch verengt werden und auch ein Effekt wie bei einer Venturi-Röhre auftitt.
- Sie lenken auch etwas Luft nach unten ab , wodruch auch etwas Auftrieb entsteht.
Stimmt das?
Stimmt das?
Ja, das kann man so sagen.
Generell kann man sagen:
Bei hohen Geschwindigkeiten reicht ein relativ flaches Profil mit geringerer Flügelfläche, um genügend Auftrieb zu erzeugen. Da ein solches Profil auch weniger Widerstand hat, möchte man das für den normalen Flug gerne haben.
Der Nachteil eines solchen Profiles liegt aber darin dass es beim Langsamflug nichtmehr genügend Auftrieb erzeugt. Ohne zusätzliche Auftriebshilfen würde das daher zu sehr hohen Start- und Landegeschwindigkeiten führen. Außerdem kann man solche fllachen Profile nicht besonders stark anstellen, ohne dass die Strömung abreißt. Auch das würde zu sehr hohen Start- und Landegeschwindigkeiten führen.
Für den Langsamflug sind stark gewölbte Profile mit relativ großer Flügelfläche geeignet. Die würden jedoch beim Schnellflug einen enorm hohen Widerstand erzeugen. Die kann man auch etwas stärker anstellen, ohne dass die Strömung völlig abreißt.
Die ganzen ausfahrbaren Auftriebshilfen haben den Zweck, beide Profile zu ermöglichen. Mit eingefahrenen Auftriebshilfen wird ein schneller Horizontalflug mit geringem Widerstand (geringer Kraftstoffverbrauch) ermöglicht. Zum Starten und Landen mit hohen Anstellwinkeln und langsamen Geschwindigkeiten wird die Flügelfläche vergrößert und es wird die Wölbung vergößert. Dass dadurch der Widerstand vergrößert wird, wird beim Start hingenommen und ist bei der Landung sogar erwünscht.
Geschwindigkeiten wird die Flügelfläche vergrößert und es wird die Wölbung vergößert.
ich verstehe allerdings allgemein nicht so ganz , was das mit der Wölbung zu tun hat. Also ja , durch die Wölbung werden die Luft-Lienien verengt , aber das passiert ja nur, an der höchsten Stelle des Flügels, weil dadurch ja am meisten Volumen eingenommen wird und nach der höchsten Stelle werden die Luft-Lienien wieder auseinander gehen. Wenn z. B. Die Vorflügel, Krügerklappen oder Landeklappen ausgefahren wird dann zwar die Wölbung beeinflusst, aber ich sehe den Sinn unter der Vergrößerung der Wölbung nur darin , dass dann Mehr Luft auf den Flügel geleitet wird , wodurch es möglich ist, mit einen höheren Anstellwinkel zu fliegen( entweder durch umlenken durch einen kleinen Spalt (Vorflügel) oder einfach wenn man eine kleine „Rampe“ vor dem Flügel Platziert (Krügerklappen))
Wolltest du darauf hinaus?
ich verstehe allerdings allgemein nicht so ganz , was das mit der Wölbung zu tun hat.
Das ist eine generelle Eigenschaft von Profilen:
starke Wölbung: hoher Auftrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten, hoher Widerstand bei hohen Geschwindigkeiten
geringe Wölbung: geringer Auftrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten, geringer Widerstand bei hohen Geschwindigkeiten
Ah ok , aber das Vorflügel und Krügerklappen nur dazu da sind , um Luft auf die Tragfläche zu leiten und das Landeklappen nur die Luft nach unten leiten , stimmt schon , oder ?
Und ich habe noch eine Nebenfrage.
Der Auftrieb wird ja höher , wenn man einen Steileren Anstell Winkel hat oder nicht ? Aber warum ist das so? Liegt das daran ,dass die Luft-LInien dadurch stärker verengt werden?
Ah ok , aber das Vorflügel und Krügerklappen nur dazu da sind , um Luft auf die Tragfläche zu leiten und das Landeklappen nur die Luft nach unten leiten , stimmt schon , oder ?
Die gesamte Klappperei hat neben der Erhöhung der Gesamtwölbung auch die Aufgabe, die Luft so zu leiten, dass diese der starken Gesamtwölbung auch folgt und nicht abreißt. Das Problem ist ja, darüber hatten wir schon geschrieben, dass Luft sich leider nicht beliebig stark umlenken lässt. Je nach Konstruktion der Klappen und der Luftspalten dazwischen liegt der Schwerpunkt makl auf mehr Wölbung und mal auf mehr Luftleitung. Das ist eine ziemlich diffizile Angellegenheit, dazwischen das aerodynamische Optimum zu finden.
Der Auftrieb wird ja höher , wenn man einen Steileren Anstell Winkel hat oder nicht ?
Ja. Das kann man so sehen, dass im Prinzip ein steilerer Anstelllwinkel künstlich die Wölbung erhöht, der die Luft folgen muss.
Verstehe. Aber dann muss die Wölbung „nach oben gehen“ , damit ein Unterdruck entsteht , weil sich die Luftlinien ja nur verengen , weil das Flügelprofil ja dann Volumen einnimmt. Oder ?
Also haben die Vorflügel , Krügerklappen , usw. die Aufgaben , eine extra Wölbung (also wie ein kleinen extra Flügel) hinzuzufügen UND die Strömung ( versuchen ) auf die Tragfläche um zu lenken , wodurch man mit einem steilerem Anstellwinkel fliegen kann?
Genau.
wodurch man mit einem steilerem Anstellwinkel fliegen kann?
Hier müsste man der Vollständigkeit halber ergänzen:
wodurch man langamer und mit einem steilerem Anstellwinkel fliegen kann?
Aber die Wölbung eines Flügels muss ja "nach oben gehen" , damit ein Unterdruck entsteht , weil sich die Luftlinien ja nur verengen , weil das Flügelprofil ja dann Volumen einnimmt. Oder ?
außer z.b bei einem Brett. Wenn man das Brett mit einem bestimmten Anstellwinkel in ein Luftkanal setzt, dann erzeugt das Brett ja auch ein Auftrieb, aber nur weil sich die Luft am anfang des Brettes verengt, oder nicht?
Sorry wegen der wirren schreibweise.
Aber die Wölbung eines Flügels muss ja "nach oben gehen" ,
Im Prinzip ja. Man kann aber auch mit einer flachen und angestellten Platte eine Umlenkung erzielen. Und es gibt einen alten Fliegerspruch: mit genügend Motorleistung kriegt man auch einen Backstein zum fliegen. Der muss halt angestelllt sein. Der Weg oben rum muss halt länger sein als unten rum.
Also meinst Du mit Umlenkung, auch Auftrieb , oder wie ?
aber Ich dachte , der Auftrieb entsteht dadurch , dass durch die Verengung der Luft ein Venturi-Effekt entsteht ? Oder ist das was Du grade geschrieben hast, ein zusätzlicher Effekt?
Das ist derselbe Effekt, nur anders betrachtet.
Man kann z.B. den Venturieffekt theroetisch auch über den Impulserhaltungssatz herleiten.
Also ist das so , dass die Umlenkung auch Energie brauch und die Energie wird auch aus der Druckenergie umgewandelt ?
(und es wird aber auch durch die Verengung der Luft wegen der Wölbung usw. ein Unterdruck erzeugt oder ? ) also „erzeugen“ beide Effekte ein Unterdruck?
Nicht ganz. Der Gedankengang ist eher so:
Wir betrachten eine sehr kleines Gasteilchen. Gemäß dem Trägheitsgesetz bewegt es sich ohne äußere Karft geradlinig und mnit konstanter Geschwindigkeit. Um es abzulenken, muss eine Kraft auf dieses Teilchen wirken. Das passiert im Rahmen einer Umlenkung. Nach dem Gesetz actio = reactio, also Kraft = Gegenkraft wirkt also eine Gegenkraft z.B. auf eineTragfläche, die die Umlenkungbeiwirkt. Diese Gegenkraft lässt sich nun vektorielle zerlegen in eine Kraft senkrecht zur Profilsehne, das ergibt Auftrieb und eine Kraft parallel zur Profilsehne, das ist die Widerstandskraft. Wenn man nun über alle angenommenen Gasteilchen 3-dimensional integriert mit den Grenzen der Tragflächen und über die Dicke der abgelenkten Strömung, kommt am Ende die effektive Auftriebs- und Widerstandskraft heraus. Das ist dann dasselbe Ergebnis wie bei der Anwendung von Bernoulli/Venturi. Allerdings ist diese Vorgehensweise nur mit starken Computern möglich.
Ah , also wirkt einfach nur eine Kraft (als Auftrieb) auf die Tragfläche, weil die Luftteilchen umgelenkt werden müssen? Vereinfacht.
Aber dennoch ist unsere Geschichte mit den Luft-Linen verengen usw. immernoch „vorhanden “ bzw. eine weitere Ursache des Auftriebs oder ?
Oder um es anderes zu formulieren. Durch die Verengung der Luft , entsteht sowas wie eine Venturi-Röhre. Aber nur , wenn die Wölbung "nach oben geht" . Damit der Flügel Volumen einnimmt und dadurch die Luft aneinander drückt und sich dadurch verengt.
Allerdings kann man auch mit einem flachen Brett ein Unterdruck/Auftrieb erzeugen, in dem man es anstellt. Dadurch wird diem Luft die am Anfang des Brettes strömt stark aneinadner gedrückt und es entsteht wieder eine Art Venturi-Röhre.
Aber es entsteht nochmal durch etwas Auftrieb undzwar durch die Umlenkung der Luft. Die Luft muss ja das Profil folgen und das erfordert Kraft. Aber Kraft = Gegenkraft , also muss wenn die Luftteilchen auf das Profil gedrückt wird (nach unten), muss eine Gegenkraft (nach oben / Auftrieb) sein.
Stimmt das so ungefähr?
Ah , also wirkt einfach nur eine Kraft (als Auftrieb) auf die Tragfläche, weil die Luftteilchen umgelenkt werden müssen? Vereinfacht.
Ja, so kann man das sagen.
Aber dennoch ist unsere Geschichte mit den Luft-Linen verengen usw. immernoch „vorhanden “ bzw. eine weitere Ursache des Auftriebs oder ?
Das ist eine völlig andere Betrachtungsweise deselben Phänomens. Das gibt es in der Physik öfters, dass man ein und dasselbe Phänomen mit völlig unterschiedlichen Modellvorstellungen betrachten kann.
Die Umlenkung der Luft verursacht, dass die Stromlinien zusammengepresst werden. Im einen Fall betrachtet man die Kräfte, die bei der Umlenkung eine Rolle soielen und im zweiten Fall betrachtet man die Drücke, die durch die beschleunigte Strömung entstehen. Beides führt aber zum selben Ergebnis.
Also sind das so zu sagen 2 Beschreibungen mit jeweils 1 Effekt zu einer Beobachtung?
1. Beschreibung: die Luft folgt dem Profil , dass erfordert aber Kraft und Kraft = Gegenkraft .Effekt : es entsteht Auftrieb .
2.Beschreibung: durch die Wölbung bzw. Erhöhung des Profils (z.b ein angestelltes Brett ) wird Luft zusammen gedrückt und es entsteht ein Venturi-Effekt . Effekt : es entsteht ein Unterdruck und Auftrieb.
Ich habe aber noch mal ein paar kleine Fragen. (Sorry)
- Wir haben ja gesagt , dass sich der Auftrieb erhöht , wenn man den Winkel erhöht. Und das hat ja (bei unserer Betrachtung) 2 Gründe
der erste Grund ist , dass dadurch die Luft am Anfang des Flügels stärker zusammengedrückt wird , weil die Wölbung durch den Winkel in dem Sinne großer wird , dadurch mehr Volumen einnimmt und deshalb die Luft sich verengen muss. Und der 2 Grund ist , dass dadurch der Flügel nach der Wölbung „nach unten geht “ und deshalb muss die Luft das nach unten gehende Profil folgen. Das benötigt Kraft und Kraft = Gegenkraft also wirkt deshalb eine Kraft als Auftrieb auf die Tragfläche. Das stimmt so , richtig ? Ist ja eigentlich nichts anderes , als was ich gestern geschrieben habe.
2 . Wenn man sich mal ein Blatt Papier nimmt und drüber pustet, hebt sich das Blatt. Aber warum ? Das Blatt geht ja nur nach unten , also gibt es keine Wölbung die Volumen einnimmt und dadurch Luft verengen könnte? Kommt der Auftrieb nur durch die Gegenkraft ?
3 . Warum existiert überhaupt Kraft = Gegenkraft in unseren Fall? Ich finde , dass das total schwer zu verstehen ist. Ist das überhaupt zu erklären oder ist das wie das mit dem Kontinuitätzgesetzt ( also das mit dem normalen menschlichen Verstand nicht zu verstehen ist )
Dankeschön
Wir haben ja gesagt , dass sich der Auftrieb erhöht , wenn man den Winkel erhöht. Und das hat ja (bei unserer Betrachtung) 2 Gründe
Stimmt. Das sind aber nicht zwei Gründe, sondern nur zwei Begründungen.
Wenn man sich mal ein Blatt Papier nimmt und drüber pustet, hebt sich das Blatt. Aber warum ? Das Blatt geht ja nur nach unten , also gibt es keine Wölbung die Volumen einnimmt und dadurch Luft verengen könnte? Kommt der Auftrieb nur durch die Gegenkraft
Da müsste ich auch erstmal ein Strömungsbild sehen, um das näher erklären zu können.
Warum existiert überhaupt Kraft = Gegenkraft in unseren Fall?
Das Gesetz gilt grundsätzlich immer und überall.
Ich habe leider kein Bild zu der Strömung , aber ich gehe mal davon aus , dass dann der Auftrieb nur von der Gegenkraft verursacht wird. Oder was meinst Du ?
aber ich gehe mal davon aus , dass dann der Auftrieb nur von der Gegenkraft verursacht wird.
Es gibt nicht den einen oder den anderen Vorgang. Das ist jedesmal derselbe Vorgang, der aber auf mindestens zwei verschieden Weisen erklärt bzw. berechnet werden kann.
Ja , aber ich kann mir das mit dem Blatt Papier nicht anders erklären. Also es findet zwar eine Umlenkung statt, aber ich glaube nicht , dass ein Unterdruck statt findet , weil da ist ja keine Wölbung , die die Verengung verursachen könnte.
wir haben ja gesagt , dass es 2 Begründungen gibt ( einmal das mit der Gegenkraft und dann das mit dem Venturi-Effekt) , wodurch der Auftrieb entsteht, aber wie ich ja schon gesagt habe , kann ich mir die Begründung mit dem Unterdruck nicht wirklich erklären .
:-)
Oder was würdest Du sagen ? Wenn du mir zustimmen solltest , kannst Du ja einfach den Kommentar einen Daumen nach oben geben.
Auf diesen 2 Abbildungen ( https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:VarPresA0L.png und https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:VarPresA12L.png ) sieht man , dass der Druck trotz verschiedenen Anstellwinkel auf der Tragfläsche gleich ist. Das muss ja dann bedeuten , dass der erhöhte Auftrieb bei einem höherem Anstellwinkel ja in unserer Betrachtung dadurch kommt , dass die Luft stärker umgeleitet wird. Und dadurch kommt dann der höhere Auftrieb , oder ?
( Wenn Du mir zustimmen solltest , kannst Du ja einfach den Kommentar einen Daumen nach oben geben.)
Das muss ja dann bedeuten , dass der erhöhte Auftrieb bei einem höherem Anstellwinkel ja in unserer Betrachtung dadurch kommt , dass die Luft stärker umgeleitet wird.
Nichts anderes sage ich doch schon die ganze Zeit.
Oh , Verzeihung. Das habe ich wohl nicht so ganz verstanden. Naja jetzt weiß ich Bescheid .
ah und jetzt verstehe ich auch , warum Landeklappen den Auftrieb erhöhen. Sie leiten einfach nur Luft nach unten und erzeugen dadurch ein „künstlicher “ erhöhter AnstellWinkel am Ende des Flügels.
Weil Kraft( die Luft nach unten abzuleiten ) = Gegenkraft (Auftrieb) .
Ok , dass sollte es jetzt gewesen sein mit meinem 1000 Fragen. Vielen Dank.
Sie leiten einfach nur Luft nach unten und erzeugen dadurch ein „künstlicher “ erhöhter AnstellWinkel am Ende des Flügels.
Das stimmt sogar. Neben der Vergrößerung der Wölbung und der Fläche der Tragfläche, wird dadurch zusätzlich der Anstellwinkel erhöht. Der Anstellwinkel wird gemessen als der Winkel zwischen Flugrichtung und Profilsehne. Die Profilsehne ist die gedachte Linie zwischen Profilspitze und Profilende. Durch das Ausfahren der Landeklappen wandert das Ende des Profils nach unten und dadurch kippt automatisch die Profilsehne etwas.
also einfach gesagt , durch die Landeklappen wird die Luft nach unten geleitet. Das erfordert Kraft und jede Kraft hat eine Gegenkraft (als Auftrieb. )
tut mir leid , dass ich das schon zum zweiten stelle , aber ich will sicher sein , dass ich es richtig verstanden habe. (Du kannst ja einfach nur einen Daumen nach oben geben , wenn ich richtig liegen sollte)
Habe leider noch eine kleine Nebenfrage.
Ich dachte immer , dass der Grund warum die Stromlienien die Flügefläche folgen , einfach nur der Coanda-Effekt ist. Sprich wenn sich die Tragfläche bewegt entsteht ein kleiner Unterdruck hinter der Wölbung weil da ja erstmal keine Luft hin kommt und das dieser Unterdruck die Stromlienien ansaugt und desshalb die Luft auf die gekrümmte Bahn lenkt.
Allerdings steht auf Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/Dynamischer_Auftrieb#Verbreitete_Irrt%C3%BCmer ) bei "verbreitete Irrtümer" , dass das nicht so ist. Wenn ich das richitg verstanden habe.
Was sagst Du dazu ? Danke
Da hat Onkel wiki wohl recht. Wäre es der Coanda-Effekt, könnte man kaum erklären, warum die Strömung regelmäßig bei ca. 15° Ablenkung abreißt, denn hinter dem Strömungsabriss würde der ja auch noch wirken.
Der wirkliche Grund ist die Bildung einer Grenzschicht, die suzusagen durch die Anhaftung der Luft an der Profiloberfläche entsteht. Ca. 3 - 4 Moleküldicken entfernt von der Oberfläche des Profils haben wir praktisch eine Strömungsgeschwindigkeit von annähenrd 0.
ah ok . Allerdings verstehe ich dennoch nicht so ganz warum , weshalb , wieso die Strömung den Profil folgt. Und ich verstehe auch nicht so ganz , was es mit der GrenzSchicht auf sich hat. Könntest Du mir das bitte versuchen zu erklären? Ich finde da gar keinen Leitpunkt.
Da spielen zwei Phänomene eine Rolle:
Adhäsion: es haften zwei verschiedene Stoffe aneinander
Kohäsion: Bindungskräfte der Moleküle innerhalb eines Stoffes.
Das kann man in einem einfachen Versuch selber ausprobieren: Nimm einen Stift oder eine Gabel und halte sie senkrecht unter den langsam fließenden Wasserhahn. Die Strömung solllte laminar und nicht turbulent sein. Mit einem Perlator gehts weniger gut, weil der zu einer turbulenten Strömung führt. Dann lenkst du den Stift/Gabel klangsam aus. Der Wasserstrahl wird dem Stift folgen wegen der Adhäsion. Da brauchts auch keine äußere Kraft, um ihn auszulenken. Ab einer Ablenkung von rund 15° löst sich der Strahl ab, weil die Adhäsionskräfte n ichtmehr ausreichen, um gegen die Schwerkraft anzukommen.
Also kann man sich das so wie ein Zug auf einer Gleise ? Der Zug muss der Gleise immer folgen , aber wenn jetzt die Gleise zu steil herunter geht , entgleist der Zug?
aber was ich dennoch nicht verstehe , wie die Gegenkraft entstehen . Ich meine sonst kann ich mir Gegenkräfte fast immer erklären. Z.b der Grund warum ein Helikopter ein Heckrotor benötigt oder bei einer Pistole oder einfache Experimente in der 6 Klasse , aber die Gegenkräfte die bei einer Tragfläche entstehen, wenn die Luft den Weg nach unten folgen muss , weil die Luft buchstäblich am Profil haftet , kann ich mir nicht erklären.
Hast du mal den Versuch unterm Wasserhahn gemacht? Mach das mal, das erklärt die am einfachsten deine Fragen. Da kannst du auch erkennen: wenn der Stift oder die Gabel/Messer den Wasserstrahl ablenken und auf ihn eine Kraft ausüben, gibt es automatisch auch eine Rückstellkraft, die auf die Gabel wirkt und in diesem Fall durch die Schwerkraft des abgelenkten Wasserstrahls erzeugt wird.
Oder kann man sich das wie so eine Art Magnet vorstellen ? Du hast ja gesagt , dass sich verschiedene Stoffe aneinander Haften . Und wenn jetzt z.b das Profil vom Flügel nach unten geht wird die Luft ja nach unten mitgerissen, weil die Luft ja am Profil haftet. Und dann ist es wie bei einem Magnet. Der Magnet zieht sich wieder am Objekt (Flügel) an und kann man sich ja denken was passiert : es gibt eine Kraft und eine Gegenkraft. Wie als wenn man ein Magnet und eine Schraube zusammenhält. Vereinfacht.
Habe noch eine allgemeine Frage zu der Grenzschicht . Die Grenzschicht ist dem Sinne quasi die „Untertasse“ von der Strömung. Die Grenzschicht ist die langsamste Schicht , weil sie am meisten Haftung mit dem Profil hat. Wenn aber der Anstellwinkel zu hoch ist , bricht die Grenzschicht (am Heck ) ab und es entsteht ein Strömungsabriss , da die Haftung , die die Grenzschicht am Flügel hält dann zu schwach ist (und weil die Grenzschicht zu langsam ist) .Und Vorflügel und Krügerklappen beheben dieses Problem. Vorflügel machen das , indem sie durch den Spalt ,Luft auf die Grenzschicht blasen. Dadurch wird die Grenzschicht etwas stabiler und bricht nicht mehr so schnell ab.
Krügerklappen machen eigentlich nichts anderes. Die Krügerklappen vergrößern einfach nur die Wölbung , damit mehr Luft auf die Tragfläche auftrifft. Dadurch wird die Grenzschicht auch stabiler.
Den Unterdruck bzw. den Bernoulli/ Venturi Effekt beeinträchtigt das aber nicht so wirklich.
Das sollte ja so stimmen , oder ?
(wenn das bis hier hin stimmt , kannst Du ja wieder ein Daumen nach oben geben)
was ich aber nicht verstehe, ist warum die Grenzschicht stabiler wird , wenn man sie anbläst. Wäre nett , wenn Du mir das noch erklären könntest.
Entscheidend dafür, dass sich eine Grenzschicht bildet ist, dass die Strömung laminar und nicht turbulent verläuft. Turbulenzen zerstören jede Grenzschicht. Um eine Strömung möglichst lang laminar zu halten gibt es verschiedene aerodynamische Möglichkeiten, wie z.B. den Spalt, der laminare Luft auf die Oberseite leitet.
Wir achten z.B. bei unseren Segelflugzeugen auch immer sorgfältig darauf, dass die Tragflächen möglichst sauber sind. Selbst kleine Insekten, die sich darauf befinden, können die laminare Strömung und damit die Grenmzschicht deutlich verlürzen.
Also kann man Umgangssprachlich sagen , dass durch die Auftriebshilfen die Grenzschicht „geglättet “ wird , weil eben dann direkt auf die Grenzschicht geblasen wird ?
Ah ok . Also nur nochmal zu Verständnis: Krügerklappen und Vorflügel leiten die Luft direkt auf die Grenzschicht bzw. auf das das Profil , wodurch die Grenzschicht etwas „dicker“ wird bzw. wenn die Grenzschicht abreist , wird durch das direkte zufügen der Luft die Grenzschicht wieder gebildet bzw. verstärkt oder halt auf das Profil gedrückt? ( kannst ja wider einen Daumen nach oben geben wenn es stimmen sollte)
PS: ich habe mir mal Videos von einer Strömung über einem Flügel angeguckt und habe gesehen , desto steiler der Anstellwinkel ist , desto schneller wird die Luft. Allerdings gibt das für mich keinen Sinn . Wir haben ja gesagt , dass die Schnelle Strömung dadurch entsteht , dass sich die Luft-Schichten verengen und ein Venturi-Effekt entsteht. Aber die Luft-Schichten verengen sich doch nicht mehr , nur weil der Anstellwinkel höher ist. Also wodurch entsteht dabei die schnelle Strömung?
Ah ok . Also nur nochmal zu Verständnis: Krügerklappen und Vorflügel leiten die Luft direkt auf die Grenzschicht bzw. auf das das Profil , wodurch die Grenzschicht etwas „dicker“ wird bzw. wenn die Grenzschicht abreist , wird durch das direkte zufügen der Luft die Grenzschicht wieder gebildet bzw. verstärkt oder halt auf das Profil gedrückt? ( kannst ja wider einen Daumen nach oben geben wenn es stimmen sollte)
Also da will ich mich nicht genau festlegen, was da im Einzelnen passiert. Da greifen viele Dinge ineinander, z.B. spielt auch die etwas verringerte Strömungsgeschwindigkeit eine Rolle, wordurch die Reynoldszahl sinkt und der Umschlag von laminar in turbulent etwas später erfolgt.
desto steiler der Anstellwinkel ist
Eine Vergrößerung des Anstellwinkels bedeutet im Prinzip nichts anderes als die Erhöhung der Wölbung.
Also da will ich mich nicht genau festlegen, was da im Einzelnen passiert. Da greifen viele Dinge ineinander, z.B. spielt auch die etwas verringerte Strömungsgeschwindigkeit eine Rolle, wordurch die Reynoldszahl sinkt und der Umschlag von laminar in turbulent etwas später erfolgt.
Ich würde sagen , dass es reicht wenn man sagt , dass dadurch die Grenzschicht verstärkt wird , weil dann direkt auf die Grenzschicht (mehr) Luft geblasen wird ,die Grenzschicht dadurch stärker wird und das dann die Grenzschicht so quasi geleitet oder auf der Tragfläsche gedrückt wird . Z.b bei dem Krügerklappen. Die erhöhen ja eigentlich einfach nur die Wölbung , damit mehr Luft auf das Profil auftrifft. Und weil die Luftteilchen an der Grenzschicht alle aneinander haften wird die Grenzschicht eben dadurch dicker (bzw. es sind dann mehr Teilchen die an das Prfil haften) ( denn es kann ja nicht einfach nur die Luft aus der Umgebung bzw. von den anderen Schichten sich an die Grenzschicht ransaugen , denn sie haben ja ihre "eigene" Schicht mit ihrer eigenen Haftung) und weil dann auch die Teilchen an das Profil haften wird dann auch die Haftung größer wenn eben mehrere Teilchen vorhanden sind. Jetzt mal nur vereinfacht. Was ist Deine Meinung?
Eine Vergrößerung des Anstellwinkels bedeutet im Prinzip nichts anderes als die Erhöhung der Wölbung.
Aber wie auf dem Bildern zu sehen ist , wurde der Druck nicht gerringer , wenn der Anstellwinkel höher wurde. Und wir haben ja gesagt , dass die schnelle Geschwindigkeit dadurch verursacht wird , dass durch die Verengung der Luftschichten eben ein Venturi-Effekt entsteht. Und beim Ventrui-Effekt sinkt ja der Druck , weil die Geschwindigkeit höher werden muss.
Oder wird der Druck gerringer und es wird einfach nur nicht auf dem Bildern richtig dagestellt?
Ich kenne die Bilder nicht. Tatsache ist aber, dass sich mit einem größeren Anstelllwinkel der Auftrieb erhöht.
Die Bilder geben nicht die Strömung, sondern die Druckverteilung wieder...leider ohne Legende.
ja aber wenn sich die Stömung verschnellert , dann muss doch der Druck gerringer werden , wenn die Luft sich verengt. Aber auf dem Bild sieht man , dass der Druck trotz höherem Anstellwinkel gleich bleibt.
PS: was sagt du was ich zu der Grenzschicht geschrieben habe ?
Ich würde sagen , dass es reicht wenn man sagt , dass dadurch die Grenzschicht verstärkt wird , weil dann direkt auf die Grenzschicht (mehr) Luft geblasen wird ,die Grenzschicht dadurch stärker wird und das dann die Grenzschicht so quasi geleitet oder auf der Tragfläsche gedrückt wird . Z.b bei dem Krügerklappen. Die erhöhen ja eigentlich einfach nur die Wölbung , damit mehr Luft auf das Profil auftrifft. Und weil die Luftteilchen an der Grenzschicht alle aneinander haften wird die Grenzschicht eben dadurch dicker (bzw. es sind dann mehr Teilchen die an das Prfil haften) ( denn es kann ja nicht einfach nur die Luft aus der Umgebung bzw. von den anderen Schichten sich an die Grenzschicht ransaugen , denn sie haben ja ihre "eigene" Schicht mit ihrer eigenen Haftung) und weil dann auch die Teilchen an das Profil haften wird dann auch die Haftung größer wenn eben mehrere Teilchen vorhanden sind. Jetzt mal nur vereinfacht. Was ist Deine Meinung?
dass der Druck trotz höherem Anstellwinkel gleich bleibt.
Das kann ich so nicht erkennen, da es ringsrum andere Farben gibt.
Das geht soweit in Ordnung, aber von der Dicke würde ich nichts schreiben. Das ist ein schwieriges Thema für sich. Habe Strömungslehre studiert und vieles wieder vergessen. Eines habe ich aber behalten: alles was mit Strömungen zu tun hat ist enorm kompliziert und komplex. Einfache Erklärungen sind immer nur Hilfsmittel, um sich die Vorgänge einigermaßen klarmachen zu können.
Sorry aber wenn ich mir das so richtig überlege , verstehe ich das doch nicht.
Also der Grund warum sich die Grenzschicht ablöst , war ja einfach der , dass der Flügel einfach zu steil runter geht und deswegen die Grenzschicht nicht mehr am Profil haften kann. Und jetzt verstehe ich nicht warum Krügerklappen oder Vorflügel jetzt das Problem beheben können. Denn warum löst sich die Grenzschicht nicht mehr ab , nur weil da jetzt mehr Luft rauf geblasen wird ? Tut mir leid , dass ich schon wieder frage.
Die löst sich schon noch irgendwann ab, aber halt später. Durch den kleinen Luftspalt kann Luft von der Unterseite nach oben strömen, die etwas mehr Druck hat und langsamer ist und schiebt sich sozusagen zwischen das Profil und die eigentliche Strömung auf der Oberseite.
also dadurch , dass die Luft langsamer ist , löst sie sich nicht so schnell vom Profil ab , weil eben weniger Kraft notwendig ist , um die Haftung beizubehalten ? Und Krüggerklappen machen dann eigentlich genau das gleiche , oder ?
also dadurch , dass die Luft langsamer ist , löst sie sich nicht so schnell vom Profil ab
Ja.
weil eben weniger Kraft notwendig ist , um die Haftung beizubehalten ?
Nein. Das hat mit der Geschwindigkeit an sich zu tun. Je langsamer ein Fluss fließt, umso ruhiger (laminarer) fließt er. Wirbel gibt es nur in schnell fließenden Flüssen und Bächen.
Und Krüggerklappen machen dann eigentlich genau das gleiche , oder ?
Kann man so sagen, soweit ich weiß.
sorry aber wenn ich ehrlich bin , verstehe ich das nicht so ganz.
Aber ich habe mich ein mal bisschen im Internetz umgeguckt und auf diesem Bild ( https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Flow_separation.jpg ) kann man sehen , dass durch den erhöhten Anstellwinkel die Luft nicht richitg auf das Profil geraten kann. Und meine Idee ist jetzt , dass durch Krügerklappen oder Vorflügel jetzt die Luft einfach nur "glatt" und "richtig" auf das Profil geleitet wird und das somit der Strömungsabriss nach hinten verschoben wird und es dadurch mehr viel Auftrieb erzeugt , als ohne diese Klappen.
Vereinfacht.
Stimmt das so ? (wenn ja , kannst du ja einen Daumen nach oben geben) Und Sorry , wenn Du das schon die ganze Zeit gesagt hast.
sorry aber wenn ich ehrlich bin , verstehe ich das nicht so ganz.
Macht nix, da bist du nicht der einzige. Strömungslehre ist ein typisches Fach, wo Leute beim Studium durchfallen.
...kann man sehen , dass durch den erhöhten Anstellwinkel die Luft nicht richitg auf das Profil geraten kann.
Weil sich Luft eben nur um ein bestimmtes Maß umlenken lässt, dann macht sie nicht mehr mit. Je langsamer sie ist, umso größer ist der mögliche Ablenkwinkel.
also stimmt das nicht , was ich oben geschrieben habe?
Aber ich verstehe das nicht. Der Flügel bewegt sich doch durch die Luft und nicht die Luft um den Flügel. Weil dann kann die Luft doch nicht schneller oder langsamer sein ?
Macht nix, da bist du nicht der einzige. Strömungslehre ist ein typisches Fach, wo Leute beim Studium durchfallen.
danke der Aufmunterung
Das fällt mir alles auch sehr schwer zu glauben.
Denn 1. Ich bin noch in der (Gesamt)Schule.
2 . ich lese im Internet manchmal , dass durch den Vorflügel die Luft sogar beschleunigt wird und dadurch nicht abgebremst.
3 . Oder manchmal lese ich nur davon , wie ich oben gerade bereits geschrieben habe , dass durch den Auftriebshilfen die Luft auf die Tragfläche geleitet wird etc.
und 4. das sich der Flügel durch die Luft und nicht andersherum fliegt. Das stellt sich bei mir viele fragen z.b auch das mit dem Koninuitätsgesetzt bzw. Bernouli , aber das möchte ich nicht hinterfragen , weil das glaube ich einfach nicht zu verstehen wäre.
Aber dennoch vielen vielen dank , dass Du meine Fragen beantwortest.
Der Flügel bewegt sich doch durch die Luft und nicht die Luft um den Flügel.
Das spielt überhaupt keine Rolle. Entscheidend ist alleine, dass das Profil von Luft umströmt wird, egal ob in der Luft beim Fliegen oder im Windkanal.
Die ganze Aerodynamik sorgt dafür, dass die Anströmgeschwindigkeit an einigen Stellen zu- und an an anderen abnimmt.
Übrigens: auch ich verstehe bei der Aerodynamik nicht alles bis in die Tiefe, wie viele andere auch. Deshalb ist Strömungslehre auch weniger eine theoretische Wissenschaft als eine praktische. Fast allle Erkenntnisse werden letztlich nicht durch verstehen und berechnen gewonnen, sondern durch ausprobieren und Versuche im Windkanal.
auf dieser Webseite (https://www.flugmodell-magazin.de/news/vorflugel-genial-aber-keine-grose-sache/) und auch auf ein paar anderen steht auch das die Vorflügel quasi einfach nur die Luft auf die Oberseite blasen , weil wenn der Anstellwinkel zu hoch ist , kann der Flügel nicht mehr richtig umströmt werden. Bzw. es würde einfach nur viel weniger Luft auf die Oberfläche treten. Ist das jetzt wirklich falsch ? Es tut mir leid , aber ich sehe bei dem was Du geschrieben hast wirklich gar keinen Sinn( ich glaube , dass ich auch etwas zu dämlich bzw. jung dafür bin )
Und hier steht , dass durch den Spalt die Luft beschleunigt wird (also das komplette Gegenteil, was du gesagt hast)
https://www.aerodesign.de/aero/slats.htm
oh man , dass Thema ist echt nicht leicht.
oh man , dass Thema ist echt nicht leicht.
Das hast du allerdings Recht.
Und hier steht , dass durch den Spalt die Luft beschleunigt wird (also das komplette Gegenteil, was du gesagt hast)
Stimmt. Da habe ich dann selber etwas falsch verstanden.
und auch auf ein paar anderen steht auch das die Vorflügel quasi einfach nur die Luft auf die Oberseite blasen , weil wenn der Anstellwinkel zu hoch ist , kann der Flügel nicht mehr richtig umströmt werden.
Habe da auch gelesen, dass ein wesentlicher Punkt betreffs Vorflügel darin besteht, dass der Staupunkt von der Unterseite der Nase etwas nach oben verlegt wird. Das macht Sinn. Hier bestätigt sich erneut, dass man in der Aerodynamik nichts isoliert betrachten kann, sondern viele verschiedene Dinge ineienander greifen. Gerade das macht die Sache ja so kompliziert.
Nur nebenbei: die in dem Link erwähnten Flugzeuge, Fieseler Storch und Tiger Moth sehe ich regelmäßig bei uns auf dem Flugplatz, da eines unserer Vereinsmitglieder Flugzeug-Oldtimer sammelt. Da muss ich mir bei Gelegenheit die Vorflügel mal ganz genau angucken.
Ah . Also wenn ich ehrlich bin , finde ich , dass die plausibelste Antwort, die ist , dass durch den erhöhten Anstellwinkel die Luft einfach nicht richtig auf den Flügel kommt , sondern nur mehr so am Profil streift und dadurch nicht richtig am Profil haften kann. Und die Klappen helfen so , indem die Luft richtig auf das Profil geleitet wird. Was sagst du dazu ?
Das ist eine ziemlich allgemeine Aussage, die aber korrekt ist.
ah super , dass erklärt für mich auch , warum dann der Strömungsarbiss nach hinten verlegt wird und dadurch nicht komplett verhindert werden kann. Danke!
oder ich habe villeicht noch eine andere (besere) Erklärung / Veranschaulichung. Also nochmal zu der Grenzschicht. Die Grenzschicht kann man sich wie eine sehr dünne Blase oder eine sehr Glatte Haut vorstellen. Wenn aber die Haut reist, dann gucken nur noch die "Fetzen" der Haut ,aus dem Objekt und das führt zu Verwirbelungen. Die Grenzschicht ist die langsamste Schicht , desegen löst sie sich auch zuerst ab.
(Wenn aber der Anstellwinkel zu hoch ist , kann sich die Grenzschicht nicht mehr richitg bilden, da einfach gesagt die Luft nicht mehr auf das Flügelprofil haften bleibt. Dadurch löst sich die Grenzschicht ab , aber nur die unterste Schicht (siehe Bild) , es entstehen Wirbel und diese Wirbel lässt auch die "normale" Strömung abreisen. )
Wenn wir aber jetzt auf die Haut(Grenzschicht) etwas Luft pusten (durch Vorflügel oder Krügerklappen) , dann "legt" sich die Haut wieder schön glatt auf das Objekt(Flügel) und man sich das dann so vorstellen , dass dann die Haut wieder zusammenwächst und es entstehen keine Wirbel mehr , die die "normale" Strömung stören könnte.
http://www.nva-flieger.de/tl_files/images/aef/grafikneu/grund/grenzsabriss2.gif
Was sagst Du zu meiner Idee? (Kannst ja wie immer ein Daumen geben , wenn du zustimmen solltest :))
Ich habe mir mal durchgelesen , warum denn überHaupt die Grenzschicht sich löst bzw. warum die langsamste Schicht sich als erstes löst. Und auf Wikipedia oder TecScince steht , einfach gesagt , dass wie wir ja schon gesagt haben , dass an der Wölbung der Tragfläche ja der Druck sinkt. Da aber nach der Wölbung der Druck wieder steigt , entsteht eine Kraft zwischen den Unterdruck und den Überdruck. Und diese Kraft kann so hoch sein , dass die (erste Schicht der …) Grenzschicht sogar in entgegengesetzt der Strömung geblasen wird. Und das verursacht Wirbel . sodass die Hauptströmung gestört wird. Und desto höher der Anstellwinkel ist , desto höher ist ja der Unterdruck und desto höher ist dann die Kraft.
(wenn du wieder zustimmst , kannst Du ja wieder einen Daumen nach oben geben)
Und es ist noch ein Beweis , dass der Coanda Effekt nicht der Geund ist , warum die Luft die Tragfläche folgt. Denn wäre es der Coanda Effekt , würde die Grenzschicht trotz der Gegenkraft wie ich sie oben beschrieben habe am Profil bleiben. Koste was es wolle.
(bitte wieder ein Daumen geben , wenn Du zustimmst)
Oh und ich habe noch vergessen zu erwähnen, dass durch den Klappen (Vorflügel , Krügerklappen und Nasenklappe (Die Nasenklappe macht eigentlich genau das gleich , wie die Krügerklappen)) die Luft auch noch beschleunigt werden muss, würde die Luft nicht beschleunigt werden, würden die Klappen nichts bringen, denn wie wir ja schon gesagt haben , unterstützen die Klappen ja die Grenzschicht indem die Grenzschicht (durch die Klappen ) beschleunigt wird und daher mehr Kraft gegen den Gegendruck den ich oben bereits genannt habe , hat.
Die Luft wird so beschleunigt:
Vorflügel: die Luft muss sich durch den engen Spalt drücken und deshalb beschleunigt sich die Luft (Kontinuitätsgesetz).
Krügerklappen oder Nasenklappen : Die Luft wird durch die Klappe auf das Profil gelenkt. Da aber das Profil wie die normale Tragfläche etwas gewölbt ist, wird die Luft verengt und durch den kleinen Querschnitt muss die Strömung schneller sein. ( genau das gleiche, wie bei der normalen Tragfläche)
(wenn du wieder zustimmst, würde ich mich über ein Daumen freuen :) )
Ich habe noch ein paar (letzte) Fragen zu der Grenzschicht.
- Ich habe gelesen , dass die Anziehungskräfte , die die Teilchen untereinander haben , der Grund ist , warum die Teilchen aneinander bzw. am Profil haften. Stimmt das so ?
- Wie ich ja schon bereits gesagt habe , ist der Grund , warum sich die Grenzschicht vom Profil ablöst ja der , dass da quasi einen Gegenkraft wegen den Druckunterschied entsteht. Aber das gilt dann nur für Tragflächen und ähnliche Objekte. Aber ich frage mich , ob das der einzige Grund ist , warum sich die Grenzschicht ablöst. Wenn man sich z.b eine Platte vorstellt , die nach einer bestimmten Länge 90 Grad runtergeht , dann löst sich die Schicht ja auch , aber nicht wegen den Druckunterschied , sondern weil einfach nur die Anziehungskraft von den Teilchen zu gering ist , oder ?
- die Schicht , die direkt über dem Profil ist , hat die Geschwindigkeit 0 , da da dann die Anziehungskraft / Haftung am Profil am höchsten ist. Es ist also die Schicht, die dann am stabilsten von allen ist und sich ( bei einer Grenzschichtablösung ) als letztes ablöst . Also ist die Schicht nicht für die Turbulente Strömung bzw. für den Strömungsabriss verantwortlich.
( Kannst ja wieder einen Daumen nach oben geben, wenn du zustimmst (; )
Ich habe gelesen , dass die Anziehungskräfte , die die Teilchen untereinander haben , der Grund ist , warum die Teilchen aneinander bzw. am Profil haften. Stimmt das so ?
Ja, das nennt man Adhäsion und Kohäsion und verursacht wird das durch die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen.
dann löst sich die Schicht ja auch , aber nicht wegen den Druckunterschied , sondern weil einfach nur die Anziehungskraft von den Teilchen zu gering ist , oder ?
Richtig. Dann sind die oben genannten Kräfte einfach nicht mehr stark genug, um die Grenzschicht am Profil zu halten bzw. die laminare Schicht aufrecht zu erhalten.
die Schicht , die direkt über dem Profil ist , hat die Geschwindigkeit 0
Genau. Das ist streng genommen nur eine Molekülschicht. Die nächsten Moleküle können sich schon wieder verschieben.
Also ist die Schicht nicht für die Turbulente Strömung bzw. für den Strömungsabriss verantwortlich.
Das ist ähnlich wie bei einem Reißverschluss oder einem Riss. Wenn nur an einer Stelle die zusammenhaltenden Kräfte zusammenbrechen, geht das dann durch die ganze Schicht durch.
Richtig. Dann sind die oben genannten Kräfte einfach nicht mehr stark genug, um die Grenzschicht am Profil zu halten bzw. die laminare Schicht aufrecht zu erhalten.
nur noch mal zu Verständnis. Auf einer Tragfläche u.ä löst sich die Grenzschicht deswegen , weil es eben ein Bereich mit wenig Druck (über der Wölbung weil dort eben die Luft nah aneinander gedrückt wird) gibt und ein Bereich mit „nicht wenig Druck“. Deswegen gibt es eine Kraft von dem Breich mit viel Druck zu dem Bereich mit wenig Druck. Und deswegen löst sich die langsamste Schicht , weil sie eben am wenigsten gegen den Druck antreten kann. Und durch z.b Vorflügel wird die Schicht mit schneller Luft angeblasen , damit die Schicht sich nicht sofort vom Profil löst. Es löst sich allerdings NICHT die Schicht , die direkt am Profil ist , also die Schicht , die keine Geschwindigkeit hat , weil die Schicht am meisten mit dem Profil haftet.
Und das erklärt auch , warum der Coanda Effekt nichts damit zu tun hat , weil wäre der Coanda Effekt, würde sich die (bewegende) Schicht nicht ablösen, da der Coanda Effekt um einiges „stärker“ ist.
und wenn man sich eine Platte mal vorstellt , die nach einer Länger 90 Grad runter geht , löst sich die Schicht auch von der Platte ab , aber nicht weil es Druckunterschiede gibt , sondern weil die Platte einfach zu steil runter geht und die Kräfte zu schwach sind. Was bei einem Profil vom Flügel nicht so ganz ist, sondern da wird wie schon gesagt die Schicht mehr vom Profil herunter geblasen.
kannst ja wieder einen Daumen nach oben geben, wenn es stimmen sollte. Und sorry wegen den ganzen Rechtschreibfehler.
Ich habe noch eine allgemeine Frage zum Gesetz von Bernoulli bzw. Kontinuitätsgesetz.
wie man in dieser Animation mehr oder weniger sehen kann ( https://youtu.be/xUamdwXsyfY) stoßen sich die Teilchen in der Mitte ziemlich häufig an. Deswegen wird wahrscheinlich auch die Beschleunigung zustande kommen. Da aber die Teilchen in alle Richtungen gedrückt werden , ( auch nach oben und unten) steigt der Statistische Druck ( der Statische Druck ist ja der , der senkrecht auf die Wände in z.b einer Röhre wirken , oder auf andere Luftteilchen auf einer Tragfläche, oder ? ) und weil das ständige anstupsen von den Teilchen sehr viel Kinetische Energie kostet und dadurch die Kinetische Energie mehr dazu benutzt wird , um die Teilchen dann senkrecht anstatt horizontal zu bewegen ,sinkt der Dynamische Druck ( der Dynamische Druck ist quasi der Druck , der Horizontal wirkt , oder ?) , weil die Kinetische Energie ist ja irgendwie auch der allgemeine Druck .
was ich aber nicht verstehe, in einer Venturi Röhre wird ja bekanntlich die Luft auch in Horizontaler Richtung Beschleunigt. Und wenn man mal eine normale Röhre sich anguckt und da den Dynamischen Druck misst und dann den Wert mit den Dynamischen Druck in einer Venturi Röhre vergleicht, dann ist ja der Dynamische Druck in der normalen Röhre höher als in der Venturi Röhre, obwohl aber die Luftteilchen in der Venturi Röhre schneller sind als in der normalen Röhre und die Geschwindigkeit der Luft sagt ja indirekt den Druck aus.
Warum ist das so ?
meine Idee : weil eben die Venturi Röhre kleiner als eine normale Röhre ist , ist die „gesamte mögliche Kinetische Energie in der Venturi Röhre geringer“
man kann sich das wie eine Gangschaltung vorstellen: die normale Röhre ist wie der 1 Gang. Stark aber dafür langsam und die Venturi Röhre ist wie der 6 Gang. Schwach aber schnell.
( wenn alles stimmen sollte , kannst du dann bitte einen Daumen nach oben geben?)
Die Animation bringt dich nicht weiter. Da geht es um ein Lennard-Jones Gas, was mit einem idealen Gas nichts mehr zu tun hat. Guck dir mal die Bedingungen an: 3000 K und 200 bar Druck. Das hat mit normalen Verhältnissen nicht mehr viel zu tun.
Ah ok . Aber stimmt nichtsdestotrotz was ich geschrieben habe?
Das weiß ich nicht. Auf die Molekülebene begebe ich mich nicht hinab. Das sollen die Teilchenphysiker machen.
Schade, aber was würdest Du so ganz grob sagen?
Auch grob nichts. Damit beschäftige ich mich nicht näher ohne Grundlagenkenntnisse. Das wird sonst nur Spekulation.
sorry , das ich wieder frage , aber denkst Du , dass die Beschleunigung eben dadurch entsteht , dass die Teilchen in der Verengung sich eben häufiger anstoßen? Denn ich habe häufiger davon gelesen , dass der Impuls Erhaltung Gesetzt auch damit was zu tun hat.
aber denkst Du , dass die Beschleunigung eben dadurch entsteht
In diese Richtung bin ich gedankenfrei.
naja , dann ist Das wohl auch so eine Sache , die für immer ein Mysterium sein wird (Sarkasmus)
Habe hier ein Video gefunden, was meiner Meinung nach das ganze gut veranschaulicht
Ich habe zwar auch noch ein paar mal gelesen, dass vor der Verengung der Druck ansteigt und deswegen eine Kraft entsteht, aber Du hast ja gesagt gehabt , dass der Druck vor der Verengung nicht ansteigt also kann da ja keine Kraft sein. Und wenn ich ehrlich bin , finde ich die Erklärung mit das der Druck vor der Verengung ansteigt , auch ziemlich unlogisch, weil wie soll dann sonst der Druck in der Verengung sinken.
Habe hier ein Video gefunden, was meiner Meinung nach das ganze gut veranschaulicht
Ja, die Erklärung kann ich gut nachvollziehen.
Und weißt du eigentlich, ob eine Venturi Röhre auch „funktioniert “ , wenn die Verengung „Eckig“ ist ? Also ich meine mit Eckig , wenn die Verengung nicht wie im Video oder im Vergaser gleichmässig immer Enger wird , sondern das der Querschnitt von 0 auf 100 Eng wird.
Entsteht dann auch eine höhere Geschwindigkeit und ein Unterdruck?
wenn ja , warum?
Ist das so , dass auf Molekül Sicht nichts zu 100 Eckig ist oder warum? (Die Farge bezieht sich auf die Erklärung vom Video )
Das ist dann eine Drossel, die starke Verwirbelungen erzeugt, in der sozusagen die Druckenergie in Wärme umgesetzt wird. Im engen Teil nimmt der Druck ab aber die Temperatur bleibt konstant. Die Druckminderun ist irreversibel, d.h. nach der Engstelle nimmt der Druck nicht wieder zu.
Also wenn man sich eine „Eckige Venturi Röhre “ vorstellt dann steigt die Temperatur und der Druck sinkt dann aber dennoch. Aber wenn die Engstelle vorbei ist, dann ist der Druck immernoch gering , oder?
und könnte man sich das so vorstellen, dass wenn durch die Verwirbelungen die Teilchen stark aneinander Reiben und dadurch stark verlangsamt werden. Und weil die Teilchen dann verlangsamt werden , prallen die dann nicht mehr so doll auf die Wand, wie vor der Verengung. Und das macht eben den (statischen)Druck aus .
Also wenn man sich eine „Eckige Venturi Röhre “ vorstellt dann steigt die Temperatur und der Druck sinkt dann aber dennoch. Aber wenn die Engstelle vorbei ist, dann ist der Druck immernoch gering , oder?
Nicht ganz. Die Temperatur bleibt konstant, während sie in der Venturiröhre im engen Teil deutlich absinkt.
und könnte man sich das so vorstellen, dass wenn durch die Verwirbelungen die Teilchen stark aneinander Reiben und dadurch stark verlangsamt werden. Und weil die Teilchen dann verlangsamt werden , prallen die dann nicht mehr so doll auf die Wand, wie vor der Verengung. Und das macht eben den (statischen)Druck aus .
So in etwas könnte man sich das vorstellen.
Das verstehe ich grad nicht so ganz . Wird in der Eckigen Venturi Röhre die Temperatur höher oder nicht? Ich dachte , dass durch die Verwirbelungen die Temperatur steigt?
der Grund warum der Druck in einer eckigen Röhre sinkt, habe ich oben gennant. Und warum der Druck in einer „normalen“ Venturi Röhre sinkt , wird ja im Video veranschaulicht .
Normalerweise ist es so, dass ein Gas, das entspannt wird, kälter wird oder umgekehrt, wenn es komprimiert wird, wird es wärmer oder gar heiß (siehe warmwerdende Luftpumpe beim Aufpumpen eines Fahrradreifens). Dieser Abkühlung wirkt die Wärmeentwicklung durch die innere Reibung bei der Wirbelbildung entgegen. Aus thermodynamischen Gründen ist die Erwärmung genau so groß, wie die Abkühlung durch die Entspannung sein müsste. Daher bleibt die Temperatur trotz Entspannung konstant.
Ah also bleibt die Temperatur deswegen konstant, weil wenn Gase entspannen, kühlen sich die Gase ab. Aber bei der Eckigen Venturi Röhre, wird diese Abkühlung wieder durch die die Verwirbelungen und Reibungen „aufgehoben“ bzw. das abgekühlte Gas wird wieder sofort aufgewärmt?
Allerdings verstehe ich nicht so ganz, warum sich dann das Gas abkühlt? Also ich weiß zwar , wenn der Teilchen-Abstand zunimmt , dass dann durch die Anziehungskraft der Teilchen Energie „verbraucht“ wird und dadurch Kälte „entsteht“. Aber bei einer Venturi Röhre, nimmt der Abstand doch sogar ab , oder habe ich hier ein Denkfehler?
und nur nochmal auf Nummer sicher zu gehen:
der Grund , warum in einer Eckigen Venturi Röhre der Druck sinkt , habe ich ja oben schon gennant.
Und warum der Druck in einer normalen Venturi Röhre sinkt, wird im Video veranschaulicht, oder ? Ich will nicht , dass es zu Verwechslung kommt(wenn es stimmt , kann Du ja dann ein Daumen geben )
Vielleicht kann man noch sagen , dass durch die Verengung doch etwas der Druck steigt (also die Teilchen sammeln sich sozusagen etwas )und deswegen (auch) weniger Fluid insgesamt durch ein Rohr mit einer Verengung durchkommt. Sieht man im Video gut , denn dort stauen sich die Teilchen etwas vor der Verengung und deswegen ist wiegesagt der Durchfluss geringer. Das sich aber das Fluid staut, kann vielleicht ein Nebengrund sein, warum das Fluid in der Verengung schneller wird , hat aber nichts mit dem Unterdruck zu tun , denn wie schon im Video gezeigt wurde , werden quasi die meisten Teilchen zurückgestoßen, die sich zu sehr senkrecht bewegen und es kommen wahrscheinlich nur die Teilchen in die Verengung , die sich mehr Parallel zu der Wand bewegen und die Teilchen sehen wir dann eben als schnellere Teilchen.
Vereinfacht .
Wenn du zustimmst , würde ich mich über ein Daumen freuen.
Das mit der Überlagerung eines Wirbels mit einer parallelen Strömung ist eine Modellvorstellung,
Nicht nur eine Modellvorstellung. Das ist tatsächlich so, wenn man die Geschwindigkeit der anströmenden Luft an den Flügel wegaddierte.
Klaus Weltner erklärt das in den Aufsätzen Physics of Flight und Misinterpretations of Beroulli's Law mit den Beschleunigungskräften, die bei gekrümmten Stromlinien auftreten.
https://www.researchgate.net/publication/303974692_Physics_of_Flight
https://www.researchgate.net/publication/303974495_Misinterpretations_of_Bernoulli%27s_Law
Da die Tragfläche die Luft nach unten ablenkt, werden die Stromlinien gekrümmt. Wo die Stromlinien gekrümmt sind, erfährt die Luft eine Zentripetalbeschleunigung, quer zur Strömungsrichtung. Dementsprechend herrscht ein Druckgefälle quer zu den Stromlinien, von außen nach innen. Da, wo der Druck vermindert ist, wird wiederum Luft parallel zur Oberfläche hin beschleunigt, und das ist der Grund der hohen Geschwindigkeiten.
Aber stimmt auch das , was Hamburger02 bzw. Ich geschrieben haben?
In diesem Video werden beide "Theorien" (Also die du erklärt hast und die , die ich oben beschrieben habe) erklärt.
Also stimmt (auch) das was ich geschrieben habe , weil es ja auch so in den Video beschrieben wurde. (?)
Bei Minute 12 wird "meine" Theorie beschreiben.
Also stimmt (auch) das was ich geschrieben habe , weil es ja auch so in den Video beschrieben wurde. (?)
Bei Minute 12 wird "meine" Theorie beschreiben
Sorry , ich glaube das ist nicht so rüberkommen, aber das war eine Frage , die an dich gestellt war :D
Zwischen "Deiner" Theorie, wie sie in der Frage steht, und dem Video bei Minute 12 sehe ich nur den Zusammenhang, daß die "Luft-Streifen" verengt werden. Ob in dem Video auch etwas vom Venturi-Effekt gesagt wird, habe ich nicht mitbekommen. Ich sehe für ihn hier auch keine Verwendung. Die Geschwindigkeit der Luft wird durch den niedrigen Druck erhöht, und nicht umgekehrt, wie oft behauptet wird. Der niedrige Druck der Luft entsteht durch die Krümmung ihres Weges. Im Video wird das vor dem Abschnitt mit den Streifen erklärt. Genauer erklärt wird es in den Aufsätzen von Klaus Weltner. Um das zu verstehen, muß man zuvor die Beschleunigung und die Kräfte bei der Kreisbewegung verstanden haben. Das ist der Einstieg in das Verstehen gekrümmter Bahnen.
Also verstehe ich das richtig, dass ansich die hohe Geschwindigkeit NICHTS mit dem Unterdruck zu tun hat , sondern andersherum? Also der niedrige Druck ist für die Geschwindigkeit über der Tragfläche zuständig und wiegesagt nicht andersherum.
du brauchst nicht mehr zu antworten, ich glaube , dass ich das schon verstanden habe. Danke.
In diesem Video https://youtu.be/xMBJ8p2N2O0
Wird bei 7:50 erklärt , wie der Bernoulli Effekt funktioniert. Also das die schnelle Geschwindigkeit durch den Unterdruck entsteht.
Allerdings verstehe ich nicht, wie der Unterdruck überhaupt entsteht. In dem Video wird nämlich nur gezeigt, wie der Überdruck bzw. Die Druck Differenz entsteht. Wäre nett, wenn du mir das erklären könntest.
oben rum ist die Strecke länger. Alles andere leitet sich aus dieser Erkenntnis ab.
Gleiche Menge Luft auf größere Strecke, gleich größere Geschwindigkeit und niedrigere Dichte -> Auftrieb ...
oben rum ist die Strecke länger.
Bei einigen Flügelprofilen ist das so, bei anderen aber nicht. Otto Lilienthal und die Brüdern Wright flogen Flugzeuge mit einfacher Tuchbespannung. Oben rum wie unten rum die gleich lange Strecke. Auch bei Drachen und heutigen Hängegleitern.
https://de.wikipedia.org/wiki/Hängegleiter#/media/Datei:Hängegleiterstart_in_Millau.jpg
https://airandspace.si.edu/stories/editorial/wings-wright-brothers-present
Kannst du mir dann bitte sagen , ob das stimmt, was ich oben geschrieben habe?
Ps: das steht nicht nur auf Wikipedia so , sondern auch auf anderen Seiten / Videos z.b https://youtu.be/XqHKStAZoWs
Bei Minute 12
Das stimmt schon. Ist aber nicht die einzige Quelle für den Auftrieb.
Siehe Anstellwinkel.
Ja ich weiß , aber meine Frage war ja , ob das der (Haupt)Grund , warum die Geschwindigkeit auf der Tragfläche so schnell ist.
Ja das Flügelprofil sorgt eben durch diese Formgebung für eine höhere Geschwindigkeit der Luft oben.
Die muss eben einen längeren Weg zurücklegen als unterhalb.
Die muss eben einen längeren Weg zurücklegen als unterhalb
Das ist ein weitverbreiteter Irrglaube
https://www.planet-schule.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s3.html
Wenn du eh die Seite kennst dann steht doch deine Antwort genau auf dieser Seite:
https://www.planet-schule.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s4.html
Also kann man sagen , dass zusammen mit diesem Effekt die auf der Website steht plus mit dem was ich oben geschrieben habe , der Grund ist , warum auf der Oberseite vom Flügel die Strömmung so schnell ist?
Es gibt natürlich dann auch noch andere Gründe und Effekte.
Wenn es stimmt, dann würde mir ein einfaches "ja" reichen :)
Ohne jetzt genau gelesen zu haben was du oben geschrieben hast würde ich mal sagen ja.
Auf der von mir verlinkten Seite stehts eigentlich doch schon ziemlich genau warum die Strömung oben schneller ist als unten.
Die Flügelprofile ohne die Wölbung sind eher Drachen, die durch die Schwerkraft gleiten und bei günstigem Wind auch steigen.
Ein "Flügelprofil" kann aber Auftrieb aus reiner Vorwärtsbewegung generieren.
Jedes ebene Brett kann Auftrieb aus reiner Vorwärtsbewegung generieren. Das ist nur eine frage des Anstellwinkels. Der Vorteil richtiger Flügelprofile ist hauptsächlich, daß sie den gleichen Auftrieb mit kleinerem Widerstandsbeiwert erzielen (besserer Gleitwinkel) und daß sie gutmütiger auf verschiedene Bedingungen reagieren.
Genau. Freut mich, dass du das verstanden hast. Weiter so. :-)
Also kann ich mir das so vorstellen, dass durch die Beschleunig dann die Tragfläche die Luft durch die Wölbung aneinander gepresst wird und durch diese Pressung bzw. Verengung wird die Geschwindigkeit erhöht und dann "entsteht" der Unterdruck?