parabelgleichung zur polare

[audacium]

AW: parabelgleichung zur polare

Da die Viskosität der Luft > 0 ist (Fluidität ist nicht unendlich), werden wir auch ohne Reibung für die Richtungsänderung der Luftbewegung am Flügel (Erhaltung der Zirkulation) Arbeit verrichten müssen.

Viskositaet ungleich Null --> Reibung ungleich Null. Du kannst das nicht trennen.

Ich würde manchmal auch hoffen, ich habe unrecht... Bei einem ideal fluiden Medium (Viskosität = 0) würde ich im Übrigen erwarten, daß die Auftriebserzeugung einigermaßen unmöglich wird - nach meiner Vorstellung müßte der Auftrieb stark (vollständig?) zusammenbrechen. Leider ist's recht schwer, das auszuprobieren...

Da hast Du voellig Recht. In der Realitaet wuerde es ohne Reibung / Viskositaet keinen Auftrieb geben. Die Viskositaet sorgt dafuer, dass die Stroemung mehr oder weniger dem Profil folgt (ob laminar oder turbulent ist hier wurscht) - bis zum maximalen Anstellwinkel. Man kann es so ausdruecken, dass die im Modell mit reibungsfreien Fluiden notwendige Erfuellung der Kutta-Abflussbedingung (Grenzschicht folgt dem Profil bis zur Hinterkante und fliesst dort quasi glatt ab) durch den physikalischen Mechanismus der Reibung in der Natur / Realitaet gewaehrleistet wird.

Trotzdem taugen die Modelle, welche reibungsfreie Stroemung annehmen, eben zur Erklaerung von Auftrieb, aber nicht von Widerstand.

Das liegt letztendlich daran: In der Realitaet wirken auf ein Profil zwei Kraefte: Druckkraefte (senkrecht zur Oberflaeche) und Scherkraefte (parallel zur Oberflaeche). Der Auftrieb wird nun hauptsaechlich durch die Druckkraefte bestimmt, der Anteil der Scherkraefte am Auftrieb ist recht gering. Anders ausgedrueckt, der groesste Anteil der integrierten Druckkraft steht senkrecht zur Anstroemung (ist also Auftrieb), nur ein kleiner Teil steht parallel-entgegengesetzt (wird dann zum sog. Druckwiderstand), der groesste Anteil der integrierten Scherkraft steht parallel-entgegengesetzt zur Anstroemung (sorgt fuer Reibungswiderstand), nur ein kleiner Anteil steht senkrecht zur Anstroemung und traegt etwas zum Auftrieb bei.

Und die Druckkraefte um ein Profil lassen sich eben gut durch ein Modell vorhersagen, welches reibungsfreie Stroemung annimmt.

[Eckard Brauer]

AW: parabelgleichung zur polare

Viskositaet ungleich Null --> Reibung ungleich Null. Du kannst das nicht trennen.

Hab gerade meinen Beitrag bearbeitet, ich glaube, mir ging's eher um die Masse der Luft asl die Viskosität - muß aber nochmal intensiver drüber nachdenken, bevor ich noch mehr durcheinanderbringe...

Da hast Du voellig Recht. In der Realitaet wuerde es ohne Reibung / Viskositaet keinen Auftrieb geben. Die Viskositaet sorgt dafuer, dass die Stroemung mehr oder weniger dem Profil folgt (ob laminar oder turbulent ist hier wurscht) - bis zum maximalen Anstellwinkel. Man kann es so ausdruecken, dass die im Modell mit reibungsfreien Fluiden notwendige Erfuellung der Kutta-Abflussbedingung (Grenzschicht folgt dem Profil bis zur Hinterkante und fliesst dort quasi glatt ab) durch den physikalischen Mechanismus der Reibung in der Natur / Realitaet gewaehrleistet wird.

Trotzdem taugen die Modelle, welche reibungsfreie Stroemung annehmen, eben zur Erklaerung von Auftrieb, aber nicht von Widerstand.

Das liegt letztendlich daran: In der Realitaet wirken auf ein Profil zwei Kraefte: Druckkraefte (senkrecht zur Oberflaeche) und Scherkraefte (parallel zur Oberflaeche). Der Auftrieb wird nun hauptsaechlich durch die Druckkraefte bestimmt, der Anteil der Scherkraefte am Auftrieb ist recht gering. Anders ausgedrueckt, der groesste Anteil der integrierten Druckkraft steht senkrecht zur Anstroemung (ist also Auftrieb), nur ein kleiner Teil steht parallel-entgegengesetzt (wird dann zum sog. Druckwiderstand), der groesste Anteil der integrierten Scherkraft steht parallel-entgegengesetzt zur Anstroemung (sorgt fuer Reibungswiderstand), nur ein kleiner Anteil steht senkrecht zur Anstroemung und traegt etwas zum Auftrieb bei.

Und die Druckkraefte um ein Profil lassen sich eben gut durch ein Modell vorhersagen, welches reibungsfreie Stroemung annimmt.

Hmm, wie bereits gesagt, ich muß mir nochmal etwas mehr Zeit nehmen, um nicht nur Blödsinn zu schreiben - ich hab das Gefühl, etwas durcheinanderzuwürfeln, was sauber getrennt gehört.

Was mir aber auffällt, ist: Du schreibst einmal von Druckkräften senkrecht und Scherkräften parallel zur Oberfläche (ist plausibel) und dann zur Anströmung. Das bedeutet für mich eine oberflächenparallele Anströmung, was aber weder zwangsläufig ist noch irgendeinen Sinn ergibt, wenn ich anfange, einzelne Bereiche der Oberfläche zu betrachten (Eintrittskante, Ober-/Unterseite, Hinterkante). Sollte eine universelle Theorie nicht in der Lage sein, auch eine Schräganströmung zu beschreiben?

Vielen Dank auf jeden Fall!
Eckard

[audacium]

AW: parabelgleichung zur polare

Was mir aber auffällt, ist: Du schreibst einmal von Druckkräften senkrecht und Scherkräften parallel zur Oberfläche (ist plausibel) und dann zur Anströmung. Das bedeutet für mich eine oberflächenparallele Anströmung, was aber weder zwangsläufig ist noch irgendeinen Sinn ergibt, wenn ich anfange, einzelne Bereiche der Oberfläche zu betrachten (Eintrittskante, Ober-/Unterseite, Hinterkante). Sollte eine universelle Theorie nicht in der Lage sein, auch eine Schräganströmung zu beschreiben?

Schon richtig. Vielleicht haette ich das gleich dazuschreiben sollen.

Im normalen Flugbetrieb fliegt man mit vergleichsweise kleinen Anstellwinkeln. Der groesste Teil der Profiloberflaeche (naemlich Unter- und Oberseite) wird dann in guter Naeherung parallel zur Anstroemung sein. Und die auf Ober- und Unterseite wirkenden Drueckkraefte (senkrecht zur Oberflaeche weil Druckkraft) werden dann auch zum groessten Teil senkrecht zur Anstroemung sein. Die an anderen Flaechen wirkenden Druckkraefte (wie Du schreibst bspw. Eintrittskante) wirken nicht senkrecht, sondern eher parallel zur Anstroemung, aber sie machen ja auch nur einen kleinen Teil aus (da auch nur kleiner Teil der Flaeche).

Physikalisch passiert ja folgendes: Die einzigen Moeglichkeiten, Kraefte auf ein in einem Fluid bewegtes Objekt durch das Fluid selbst zu uebertragen, sind Druck- oder Scherkraefte.
Die Druckverteilung um den Fluegel (kann bei (einfachen) Stroemungsproblemen mit Bernoulli berechnet werden, wenn man das Geschwindigkeitsfeld kennt, wie JHG schon geschrieben hat) bestimmt an jedem infinitesimal kleinen Flaechenelement die Druckkraft senkrecht zum Flaechenelement. Das kann man um das Profil aufintegrieren und erhaelt dann die gesamte resultierende Druckkraft (angreifend im Druckpunkt).
Das gleiche macht man fuer die Scherkraefte an jedem infinitesimal kleinen Flaechenelement, man integriert auf und erhaelt daher die resultierende Gesamt-Scherkraft.
Beides zusammen, resultierende Druck- und Scherkraft zusammen, ergeben eine Gesamtkraft, meist "Luftkraft" genannt. Der zur Anstroemung senkrechte Anteil ist per Definition "Auftrieb", der parallel-entgegengesetzte "Widerstand".

Aus den obigen geometrischen Ueberlegungen bei kleinem Anstellwinkel folgt dann, dass eben der groesste Anteil der gesamten Druckkraft senkrecht zur Profilsehne und damit zur Anstroemung liegt, umgekehrt liegt der groesste Anteil der gesamten Scherkraft parallel zur Profilsehne und damit parallel-entgegengesetzt zur Anstroemung.

Auftrieb stammt also zunaechst hauptsaechlich aus der Druckkraft.

Ein Bild findest Du bspw. hier http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/presar.html (wobei Scherkraefte hier vernachlaessigt werden).

Ich muss allerdings offen zugeben, dass ich nicht weiss, ab welchen Anstellwinkel obige Ueberlegungen nicht mehr gut funktionieren. Es scheint mir klar, dass beim Stallwinkel das ganze nicht mehr so einfach ausschauen wird. Aber das ist hier auch nicht unser Fokus .

[JHG]

AW: parabelgleichung zur polare

Ich hätte gedacht, wegen der außenliegenden Auftriebszone der Randwirbel,

Eben sie nutzen die vom vorausfliegenden erzeugten Aufwinde.

Andererseits bedeutet das, daß eine Rückströmung (nach oben) außerhalb des direkten Flügelbereichs existiert, also sollte doch im Flügelbereich (wo sonst) die zuvor ruhende Luft (als vereinfachende Annahme; in turbulenter Luft o.B.d.A selbstverständlich auch) nach unten beschleunigt werden.

In der Diskussion wurde einfach immer nur der Abwindbereich berücksichtigt. Wenn Du den als "direkten Flügelbereich" bezeichnen willst, bittesehr. Das ist aber willkürlich und eigentlich nicht zulässig . Genausogut könnte ich sagen ich betrachte den Bereich vor dem Flügel als "direkten Bereich" und da gibt's Aufwind. Also bevor Luft hinter dem Flügel nach unten "beschleunigt" wird, wird sie zunächst mal nach oben "beschleunigt". Schön ersichtlich beim Link zum Flettner Rotor.

Das ist aber wiederum die Folge einer nach unten gerichteten Kraft, die m.E. durch den Flügel (Form, Anstellwinkel) ausgeübt wird. Der Rückstoß davon, also die betragsgleiche, entgegengerichtete Kraft sollte dann der Auftrieb sein.

Es ist einfach nicht zulässig nur einen Teil zu betrachten . Alles was runtergeblasen wird muss wieder rauf. Wenn für Dich die Abwärtsströmung den Auftrieb erzeugt, dann musst Du mir auch erklären welche Kraft (Abtrieb?) die Aufwärtsströmung erzeugt, oder von mir aus auch warum sie keinen Effekt hat. Einfach ignorieren und nicht darüber reden gilt nicht

Ich fang' an zu verstehen, wo unsere Differenz ist, deshalb schließe ich mich Hob's bereits zitiertem Unbehagen bei der Betrachtung des Horizontalflugs an...

Der eine Betrachter (ich, sicher noch 'paar Andere) impliziert entweder aufgrund der gewollten unendlichen Fortsetzbarkeit des Versuchs unter der weiteren Voraussetzung eines Kraftfeldes (Gravitation) quer zur Anströmung den horizontalen (Geradeaus- ?) Flug und erwartet daher den notwendigen Energieumsatz oder kriegt ihn automagisch durch die wenigstens schräg zum Kraftfeld verlaufende Bewegung (dann hab ich 'ne Bewegungskomponente in Kraftrichtung - ergo Arbeit) - s.u..

Ob ich jetzt Energie aus Gravitation oder einem imaginären Antrieb hole ist eigentlich irrelevant. Für mich ist die horizontale Vorstellung einfacher, weil ja auch Windkanalversuche zumeist mit horizontaler Anströmung und ohne Änderung der Tragflügelposition funktionieren.

Zum obigen zweiten Punkt der Betrachtung, die ich beschreiben wollte: Ich hänge einen idealerweise reibungsfreien Flügel mal fix in ein Kraftfeld. Dann habe ich per definitionem eine auf den Flügel wirkende Kraft. Genau dadurch wird die Fläche in Richtung des Kraftfeldes beschleunigt. Durch die damit einsetzende Bewegung wird, nach welcher unserer vielleicht tatsächlich konkurrierenden Erklärungsversuche auch immer, jedenfalls ein Auftrieb erzeugt, der in jedem Fall wenigstens eine quer zur Anströmung gerichtete Komponente hat und damit einen Teil der Wirkung des letztlich erzeugenden Kraftfeldes kompensiert. Ist die Geschwindigkeit hinreichend groß geworden, sollte (ggf. nach Richtungsänderung der Bewegung) die Wirkung des erzeugenden Kraftfeldes insgesamt kompensiert werden können. Bei einem reibungsfreien Flügel sollte der Flug nach Deiner Vorstellung jetzt, unabhängig von der Eigenmasse, denn erst die sorgt für die Wirkung des Kraftfeldes, unendlich weitergehen können. Nach meiner Vorstellung nicht.

bei 2D Umstömung ja.

Da die Viskosität der Luft > 0 ist (Fluidität ist nicht unendlich), werden wir auch ohne Reibung für die Richtungsänderung der Luftbewegung am Flügel (Erhaltung der Zirkulation) Arbeit verrichten müssen.

Viskosität ist ja eine Form der Reibung. Also Reibung und Viskosität null oder beides größer null.

Wieviel Energie verbraucht das Wasser durch einen 30 Meter langen Gartenschlauch ?
1. aufgerollt mit 30 Wicklungen (keine Knicke oder Quetschungen) ?
2. gerade ausgelegt ?

Ich glaube nicht dass das Wasser aus dem gewickelten Schlauch langsamer kommt als aus aus dem ausgelegten und das obwohl es um 10800° umgelenkt wurde.

Genau das ist mir nicht klar. In dem Fall wird auch deutlich Arbeit verrichtet (was macht der Motor Deines Hubschraubers? Wenn die Wände gut isoliert sind, hast Du ein Klasse Kalorimeter).

Stimmt, das Hubibeispiel betrachtet aber auch keine 2D Umströmung im reibungslosen Fluid sondern sollte nur darlegen dass Auftrieb keine Nettoluftmassenabwärtsbewegung braucht. Sind zwei deutlich getrennte Punkte in der Diskussion.

Wenn Du es schaffen könntest, den Bereich außerhalb des Rotors UND den Raum zwischen den Rotorblättern ideal zu isolieren (oder er existiert einfach nicht -> Hohlzylinder), brauchtest Du gar nichts zu bewegen. Der Flattermann würde durch die Druckdifferenz einfach irgendwo in der Schwebe gehalten. In jedem anderen Fall wirst Du zur Kompensation der Wirkung des Schwerefeldes einen entsprechenden Auftrieb erzeugen müssen, selbst bei ideal reibungsfreien Rotorblättern wirst Du dazu Luftströmungen "um die Ecke biegen" müssen - siehe Viskosität oben.

wie gesagt Viskosität ist eine Form der Reibung innerhalb des Fluids, entweder beides oder gar nichts.

Ich würde manchmal auch hoffen, ich habe unrecht... Bei einem ideal fluiden Medium (Viskosität = 0) würde ich im Übrigen erwarten, daß die Auftriebserzeugung einigermaßen unmöglich wird - nach meiner Vorstellung müßte der Auftrieb stark (vollständig?) zusammenbrechen. Leider ist's recht schwer, das auszuprobieren...

Da hast Du jetzt Recht. Ohne Reibung könnte man das ganze System gar nicht erst in Betrieb setzen, es gäbe keine Umlenkung und auch keinen Auftrieb. (Wurde aber auch schon öfters in diesem Thread erwähnt)

[hob]

AW: parabelgleichung zur polare

Schon richtig. Vielleicht haette ich das gleich dazuschreiben sollen.

Im normalen Flugbetrieb fliegt man mit vergleichsweise kleinen Anstellwinkeln. Der groesste Teil der Profiloberflaeche (naemlich Unter- und Oberseite) wird dann in guter Naeherung parallel zur Anstroemung sein. Und die auf Ober- und Unterseite wirkenden Drueckkraefte (senkrecht zur Oberflaeche weil Druckkraft) werden dann auch zum groessten Teil senkrecht zur Anstroemung sein. Die an anderen Flaechen wirkenden Druckkraefte (wie Du schreibst bspw. Eintrittskante) wirken nicht senkrecht, sondern eher parallel zur Anstroemung, aber sie machen ja auch nur einen kleinen Teil aus (da auch nur kleiner Teil der Flaeche).

Physikalisch passiert ja folgendes: Die einzigen Moeglichkeiten, Kraefte auf ein in einem Fluid bewegtes Objekt durch das Fluid selbst zu uebertragen, sind Druck- oder Scherkraefte.
Die Druckverteilung um den Fluegel (kann bei (einfachen) Stroemungsproblemen mit Bernoulli berechnet werden, wenn man das Geschwindigkeitsfeld kennt, wie JHG schon geschrieben hat) bestimmt an jedem infinitesimal kleinen Flaechenelement die Druckkraft senkrecht zum Flaechenelement. Das kann man um das Profil aufintegrieren und erhaelt dann die gesamte resultierende Druckkraft (angreifend im Druckpunkt).
Das gleiche macht man fuer die Scherkraefte an jedem infinitesimal kleinen Flaechenelement, man integriert auf und erhaelt daher die resultierende Gesamt-Scherkraft.
Beides zusammen, resultierende Druck- und Scherkraft zusammen, ergeben eine Gesamtkraft, meist "Luftkraft" genannt. Der zur Anstroemung senkrechte Anteil ist per Definition "Auftrieb", der parallel-entgegengesetzte "Widerstand".

Aus den obigen geometrischen Ueberlegungen bei kleinem Anstellwinkel folgt dann, dass eben der groesste Anteil der gesamten Druckkraft senkrecht zur Profilsehne und damit zur Anstroemung liegt, umgekehrt liegt der groesste Anteil der gesamten Scherkraft parallel zur Profilsehne und damit parallel-entgegengesetzt zur Anstroemung.

Auftrieb stammt also zunaechst hauptsaechlich aus der Druckkraft.

Ein Bild findest Du bspw. hier http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/presar.html (wobei Scherkraefte hier vernachlaessigt werden).

Ich muss allerdings offen zugeben, dass ich nicht weiss, ab welchen Anstellwinkel obige Ueberlegungen nicht mehr gut funktionieren. Es scheint mir klar, dass beim Stallwinkel das ganze nicht mehr so einfach ausschauen wird. Aber das ist hier auch nicht unser Fokus .

Wenn man mal unterstellt, daß Druck- und Scherkräfte gleich groß wären, könnte das doch gut der Punkt des besten Gleitens sein. Mit dem Flettner-Rotor wird ja auch schon eine Menge erklärt; da er wie ein Kreisel – der bekanntlich präzessiert – auch um 90° versetzt reagiert, steht logischerweise der Auftrieb 90° senkrecht zur Anströmrichtung. Den Bodeneffekt des bei der Landung länger ausschwebenden Tiefdeckers - der seine Flügelflächen ja näher am Boden als der Hochdecker hat, erklärt das System jedenfalls aus meiner Sicht gleich mit, und zwar als energetischen Teil der Zirkulationsströmung, die zwischen der Landebahn und den Tiefdeckerflächen "gestaucht" wird.

Bliebe nur noch der Punkt des geringsten Sinkens, der bei hochwertigen aerodynamischen Systemen nur geringfügig höher auf der Polare liegt, als der des besten Gleitens, übrig zu erklären. Da die Druckkräfte mit steigendem ca zunehmen, also die Oberhand gewinnen und der cwi beginnt, deutlich anzusteigen bei abnehmender Speed, ist das logisch.

Jetzt muß "nur" noch jemand eine rechnerische Lösung oder eine Begründung für die Differenz zwischen diesen beiden Punkten finden.

Gruß hob

[theosch]

AW: parabelgleichung zur polare

Hallo, ist das eine schön abgehobene Diskussion hier.

Wer erklärt mir mal, was ihr mit Scherkräften meint, wo ich doch mit meinem einfachen Physikverständnis davon ausgegangen bin, in der Aerodynamik käm man mit Reibung aus.
Ich dachte auch die Zirkulationsströmung findet nur in der Grenzschicht statt und die ist bekanntlich viel kleiner als der Bodenabstand.

Theo

P.S. Für die Berechnung des geringsten Sinkens und des besten Gleitens gibt es doch die bekannten Formeln bzw. Gleichungen, in denen die Widerstands- und Auftriebsbeiwerte in unterschiedlicher Potenz vorkommen.

[audacium]

AW: parabelgleichung zur polare

Wer erklärt mir mal, was ihr mit Scherkräften meint, wo ich doch mit meinem einfachen Physikverständnis davon ausgegangen bin, in der Aerodynamik käm man mit Reibung aus.

Das ist nichts Aufregendes , mit Scherkraeften sind einfach solche Kraefte bezeichnet, die parallel zur Oberflaeche wirken. Wenn Du einen Holzblock ueber eine Bahn ziehst, spuerst Du einen Widerstand, hervorgerufen durch die Scherkraefte (Reibung). Wenn aber Luft einen Fluegel umstroemt, entstehen neben Scherkraeften eben auch Kraefte, die senkrecht zur Oberflaeche wirken, naemlich Druckkraefte.

[Eckard Brauer]

AW: parabelgleichung zur polare

[Schöne Zusammenfassung der Anströmung, Druck-/Scherkräfte, Auftrieb, Widerstand, Luftkraft]

Ich muss allerdings offen zugeben, dass ich nicht weiss, ab welchen Anstellwinkel obige Ueberlegungen nicht mehr gut funktionieren. Es scheint mir klar, dass beim Stallwinkel das ganze nicht mehr so einfach ausschauen wird. Aber das ist hier auch nicht unser Fokus .

Erstmal danke für die Zusammenfassung.

Mein Punkt ist aber trotzdem auch die schräge Anströmung, da ich die, streng genommen, in ca. 100% meiner Flugzeit habe, und der Rechenfehler ist sicher im Schnellflug (Anstellwinkel klein) relativ gering, aber z.B. beim langsamen Kreisen in der Thermik schon etwas größer - die Frage ist, was wir als "gut funktionieren" durchgehen lassen wollen, und da werden wir vermutlich immer irgendwo wieder anfangen müssen, die Rosinen aus'm Kuchen zu klauben. Nur deshalb (und nicht um jemanden zu ärgern) würde ich schon gerne auf diese angenäherte Rechnung verzichten.

Ich muß mich trotzdem nochmal als beratungsresistent, stupid und/oder begriffsstutzig outen, auch wenn's wirklich langsam peinlich wird... ich weiß nicht, ob die folgende Betrachtung physikalisch kosher (für die Moslems unter uns: halal) ist oder nicht und wo möglicherweise die Fehler des Ansatzes sind, deshalb ist möglichst konstruktive Kritik in jedem Fall willkommen. Zumindest wird daraus auch ein wenig meine Irritation "Viskosität vs. Masse des Mediums" klarer:

Wenn ich die Druck- und Scherkräfte betrachte, so scheinen die dem Wesen nach gleich zu sein, nämlich daß pro Zeiteinheit eine bestimmte durchschnittliche Teilchenmenge (Masse) auf meine Oberfläche trommeln (schon per Brownscher Bewegung), und das i.A. schräg, also mit je einer Komponente parallel zur Flächennormalen (Druckkraft) und zur Fläche (Scherkraft). Die Druckkraft trifft meine Fläche immer. Wenn ich jetzt aber (und genau hier beginnt die Idealisierung meines Modells; im Verlaufe der Diskussion waren fast alle Flächen idealisiert - offensichtlich nicht immer gleich) die Oberfläche meines Flügels unendlich (1) eben und (2) hart machen könnte, hätte ich zumindest die Grundlage für die Reibung (1) entzogen ((2) ist nur zur Aufrechterhaltung der Formstabilität notwendig), die Scherkraft also auf die "reine" Adhäsion beschränkt.

Diese Adhäsion sollte als Grenzflächenphänomen zwischen den benachbarten Teilchen des Fluids und der Oberfläche existieren und damit einen Einfluß auf unsere Betrachtung haben (Wir hatten bei der Seilrolle mal die Walkarbeit - gibt es eine solche Walkarbeit auch innerhalb des Fluids?) - genau wie die entsprechenden, als Kohäsion bekannten gleichen Kräfte zwischen den Fluidteilchen untereinander.

Der nächste Punkt ist die nach allgemeiner Überzeugung für die Auftriebsentstehung essentielle Zirkulationsströmung um die Fläche (ich hab lange gebraucht, um die einigermaßen zu schlucken): Wenn ich eine gewisse Fluidmenge > 0 um ein (per Ober-/Tragflächenform) gegebenes Zentrum herum zirkulieren lassen will, muß ich sie - ständig oder an bestimmten Punkten - umlenken, d.h. beschleunigen, d.h. Arbeit verrichten. In jedem anderen Fall wird sie mit ihrer Rotation aufhören.

Diese beiden, parallel zur Oberfläche wirkenden Kräfte (Adhäsion/Kohäsion UND Trägheit) hatte ich erst unter dem Begriff Viskosität, dann mit Luftmasse zusammengefaßt - mittlerweile weiß ich nicht, was davon wesentlich ist und könnte mir jede Kombination beider Phänomene vorstellen. Ich favorisiere da recht stark die Trägheits-Variante und hab ein wenig den Eindruck, damit der für sowohl Auftrieb als auch Widerstand wesentlichen Erzeugung einer Druckveränderung ein wenig auf die Schliche zu kommen.

In der Diskussion wurde einfach immer nur der Abwindbereich berücksichtigt. Wenn Du den als "direkten Flügelbereich" bezeichnen willst, bittesehr. Das ist aber willkürlich und eigentlich nicht zulässig . Genausogut könnte ich sagen ich betrachte den Bereich vor dem Flügel als "direkten Bereich" und da gibt's Aufwind. Also bevor Luft hinter dem Flügel nach unten "beschleunigt" wird, wird sie zunächst mal nach oben "beschleunigt". Schön ersichtlich beim Link zum Flettner Rotor.

Ohne Dich verärgern zu wollen - ich weiß, daß sich unsere Vorstellungen unterscheiden, deshalb schätze ich Deine Argumente auch.

Dein Einwand ist völlig richtig - nur leider werden wir aus den Bildern nichts substantiell Neues 'rausfinden, ich denke, malen könnten wir im Zweifelsfall beide (deshalb schlucke ich das Bild auch nicht so ohne weiteres). Die Frage (unsere Meinungsverschiedenheit) ist doch: Gibt es eine Netto-Abwärtsbeschleunigung des Fluids (ich) oder nicht (Du)? Die Betrachtung des Modells spricht für Dich, ich bin zu blöd, Dir fundiert genug paroli bieten zu können, habe nur ein paar Phänomene, die dem zu widersprechen scheinen. Wie sollte sonst z.B. eine Turbine, die Luft in ein geschlossenes Volumen pustet, irgendeine Druckveränderung erzeugen können - muß ja alles irgendwie zurückströmen können? Ich hab' das Gefühl, irgendwo (die Annahme der Inkompressibilität scheint mein Modell hinterrücks zu meucheln) 'was ausgelassen zu haben... Siehe auch unten.

Es ist einfach nicht zulässig nur einen Teil zu betrachten . Alles was runtergeblasen wird muss wieder rauf. Wenn für Dich die Abwärtsströmung den Auftrieb erzeugt, dann musst Du mir auch erklären welche Kraft (Abtrieb?) die Aufwärtsströmung erzeugt, oder von mir aus auch warum sie keinen Effekt hat. Einfach ignorieren und nicht darüber reden gilt nicht

Das Problem auf meiner Seite scheint die allgemein, d.h. auch für Dich akzeptable Definition einer Umgebung zu sein, in der ich die Phänomene betrachte - oder die Öffnung des Systems bis ins Unendliche zu schlucken.

Ich würd's vermutlich zähneknirschend akzeptieren, wenn Du formal nachgewiesen recht hast, allerdings dürfte nach meinem Empfinden dann kein Propeller funktionieren...

Viele Grüße
Eckard

[JHG]

AW: parabelgleichung zur polare

Hallo Eckard

nur leider werden wir aus den Bildern nichts substantiell Neues 'rausfinden, ich denke, malen könnten wir im Zweifelsfall beide

Ich meinte weniger malen als die Tatsache, dass wenn sich eine Zirkulationsströmung und eine lineare Strömung überlagern sich eigentlich rein aus der Vektoraddition genaus dieses Bild ergibt.

Wie sollte sonst z.B. eine Turbine, die Luft in ein geschlossenes Volumen pustet, irgendeine Druckveränderung erzeugen können - muß ja alles irgendwie zurückströmen können?

Solange das Volumen geschlossen ist wird der Druck steigen und nichts zurückströmen. Aber mach's kurz auf und was wird wohl passieren ?

Unterschiedliche Drücke werden durch Luftströmungen ausgeglichen, dadurch entstehen ja auch die Randwirbel. Bei relativ kleinen Entfernung geschieht das praktisch sofort. Was anderes sind die von Dir in einem früheren Post angesprochen meteorologischen Druckunterschiede. Das sprechen wir aber auch über Distanzen die um 3 Zehnerpotenzen größer sind.

[Eckard Brauer]

AW: parabelgleichung zur polare

[Bild Flettnerrotor]
Ich meinte weniger malen als die Tatsache, dass wenn sich eine Zirkulationsströmung und eine lineare Strömung überlagern sich eigentlich rein aus der Vektoraddition genaus dieses Bild ergibt.

Ich weiß schon, was Du meinst. Meine Frage war, warum sich genau das Bild einstellen sollte, wo in das Bild von der einen Seite hineinfließende und auf der anderen Seite herausfließende Luft exakt gleich gerichtet sind. Ich ziehe einfach nur die Möglichkeit in Betracht, daß das nicht so ist (was ich vermute).

[Turbine bläst in ein geschlossenes Volumen]
Solange das Volumen geschlossen ist wird der Druck steigen und nichts zurückströmen. Aber mach's kurz auf und was wird wohl passieren ?

Unterschiedliche Drücke werden durch Luftströmungen ausgeglichen, dadurch entstehen ja auch die Randwirbel. Bei relativ kleinen Entfernung geschieht das praktisch sofort. Was anderes sind die von Dir in einem früheren Post angesprochen meteorologischen Druckunterschiede. Das sprechen wir aber auch über Distanzen die um 3 Zehnerpotenzen größer sind.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist m.E. höchstens die Schallgeschwindigkeit, und schon auf recht kurze Entfernungen kann man die Unterschiede bemerken (z.B. Startklatsche beim 100 m-Lauf).

Aber zurück zur Turbine - kann auch ein schnöder Propeller sein, die Wirkung ist nur bei den Turbinenschaufeln größer. Dein Einwand ist richtig: Was wird z.B. mit dem ehemals geschlossenen Volumen passieren, wenn die Turbine weiterpustet und ich dauerhaft, aber nur ein Stück offen lasse? Es wird sich ein Gleichgewichtszustand einstellen, bei dem die Turbine echt weiterfördert und im Staukörper ein gegenüber der Umgebung erhöhter Druck herrscht.

M.E. ist das am Flügel genauso - wir haben eine Druckerhöhung unter und eine Verringerung über dem Flügel. Nach meiner (sicher sehr beschränkten) Vorstellung kann ich diese Druckverteilung aus der vorher als homogen angenommenen Luft nur erzeugen, wenn ich eine Nettoverschiebung nach unterhalb der Fläche betreibe, auf welche Art auch immer. Das schließt selbstverständlich auch eine Überlagerung von linearer und zirkulärer Strömung nicht aus, nur müßte da eben die Abwärtsströmung stärker als die Aufwärtsströmung sein. Genau da ist unser Streitpunkt. Daß dieser Impuls, den ich der Luft per Flügel verpasse, irgendwo ein Äquivalent haben muß, wo sich eine Luftmenge wieder nach oben bewegt, steht außer Frage.

Mein Problem aufgrund Deines berechtigten Einwandes ist, das Verhalten der Luft erklären zu können, daß die Druckdifferenz eben nicht augenblicks über die kurze Lauflänge über den Flügel ausgeglichen wird, sondern zumindest solange der Flügel weiter mit einer Mindestgeschwindigkeit angeströmt wird, erhalten bleibt. Dazu müßte ich das sich bei Anströmung ergebende Strömungsfeld berechnen können, das erfordert etwas mehr Infinitesimalrechnung als ich mal so locker aus'm Ärmel zaubere (und mein Chef verlangt nebenher auch noch etwas andere Leistungen von mir :-( ).

Das Modell können wir beliebig anpassen, aber die Erzeugung von Auftrieb (und Widerstand selbstverständlich) muß sich (1) logisch und (2) quantitativ einigermaßen exakt aus dem Modell ergeben.

P.S.: Ohne jetzt 'ne Eskalation der Diskussion anheizen zu wollen - könnte vielleicht einer der sicher hier vorhandenen Aerodynamiker (ich meine die "Richtigen(TM)", nicht die Luftbatzenverschieber wie ich einer bin) 'ne schöne, auf etwas niedrigerem physikalischen Niveau verständliche und gleichzeitig anschauliche Erklärung liefern oder geht das nur auf höherer Modellebene (dann wenigstens begründen warum - oder sind wir hier einfach zu festgefahren, daß es keinen Sinn hat)?

[JHG]

AW: parabelgleichung zur polare

Vielleicht hilft das: http://www.av8n.com/fly/lift.htm.

Ca. in der Mitte gibts ein recht interessantes Modell was Up- und Downwash betrifft

[Eckard Brauer]

AW: parabelgleichung zur polare

Vielleicht hilft das: http://www.av8n.com/fly/lift.htm.

Ca. in der Mitte gibts ein recht interessantes Modell was Up- und Downwash betrifft

Ich dachte, daß die Existenz vieler, teilw. konkurrierender, teilw. falscher Erklärungen eine wesentliche Motivation für diese Diskussion wäre. Ich kann mir natürlich auch irgendeine Erklärung schnappen, die die richtigen Ergebnisse liefert und gut.

Verstehen ist aber m.E. 'was anderes, nämlich daß ich das Phänomen mental durchdrungen habe und so auch in allen Details anschaulich erklären kann. Du hast mir bewiesen, daß ich das nicht kann, ich suche nach dem Verständnis. Der mir momentan unklare Punkt ist die Entstehung und Erhaltung der Druckdifferenz zwischen Flügelunter- und -oberseite (Verringerung oben, Erhöhung unten), wenn denn die Summen von Up- und Downwash gleich sein sollen.

Der Artikel versucht, wenn ich nicht zu weit daneben liege, mir in einer Kritik eines leider nicht erreichbares Dokuments anhand einer Grafik zu erklären, daß die Upwash-Luft entgegen einer Druckdifferenz in Richtung steigenden Drucks fließen würde - ich kann dem nicht folgen, werd's aber noch 'ne Weile zu verstehen versuchen. In jedem Fall bin ich skeptisch. Wenn Luft (außer im Nahbereich -> Reibung, Adhäsion) entgegen einer Druckdifferenz fließt, kann nur Trägheit die Ursache sein.

Anschaulichkeit ist 'was anderes.

Aber vielleicht kann wirklich jemand wenigstens nachvollziehbar erklären, warum ich mit meiner Vorstellung zwangsläufig scheitern muß - ich würde dann, sicher zur Erleichterung Vieler, auf eine Weiterführung verzichten. Nur - wenn ich das Phänomen an sich schon nicht begreife, kann mir vielleicht jemand erklären, warum nicht.

[ludewig]

AW: parabelgleichung zur polare

..... Wenn Luft (außer im Nahbereich -> Reibung, Adhäsion) entgegen einer Druckdifferenz fließt, kann nur Trägheit die Ursache sein.
.

Hundert Punkte.

Ludewig

[pmhausen]

AW: parabelgleichung zur polare

Der Artikel versucht, wenn ich nicht zu weit daneben liege, mir in einer Kritik eines leider nicht erreichbares Dokuments anhand einer Grafik zu erklären, daß die Upwash-Luft entgegen einer Druckdifferenz in Richtung steigenden Drucks fließen würde - ich kann dem nicht folgen, werd's aber noch 'ne Weile zu verstehen versuchen. In jedem Fall bin ich skeptisch. Wenn Luft (außer im Nahbereich -> Reibung, Adhäsion) entgegen einer Druckdifferenz fließt, kann nur Trägheit die Ursache sein.

Anschaulichkeit ist 'was anderes.

Das Problem ist m.E., daß die meisten Zeichnungen hier einen falschen Eindruck
erwecken. Der sich durch die Luft bewegende Flügel hat einen Anstellwinkel!
Nimm den Extremfall eines symmetrischen Profils. Bei Anströmung von vorne
hast Du keinen Auftrieb und auch keinen Up- oder Downwash.

Du hast aber einen Anstellwinkel, d.h. der Flügel ist entweder vorne höher
oder das ganze System Flugzeug bewegt sich nach schräg vorne unten.
Oder beides.

In jedem Fall pflügt der Flügel _nicht_ parallel zur Profilsehne durch die als
stationär angenommene Luft. Voila, "Upwash". Ohne daß Luft "nach oben
befördert" werden müsste. Die Anströmung ist einfach so.

Der Downwash ist eine völlig andere Geschichte. Dieser wird erzeugt, weil die
Luft der Profilkontur folgt (Adhäsion und Kohäsion), d.h. der Flügel beschleunigt
Luft nach unten -> Impulserhaltung -> Auftrieb.

Wo ich noch einen Hänger mit der Anschauung habe (vorausgesetzt, das obige ist
so weit richtig): wo kommt der _Vortrieb_ her, der für die Erzeugung des Aufriebs
notwendig ist? Weshalb fällt ein Flächenflugzeug nicht grundsätzlich im Sackflug
runter? Ich hab's noch nicht kapiert.

Gruß,
Patrick

[audacium]

AW: parabelgleichung zur polare

Wo ich noch einen Hänger mit der Anschauung habe (vorausgesetzt, das obige ist
so weit richtig): wo kommt der _Vortrieb_ her, der für die Erzeugung des Aufriebs
notwendig ist? Weshalb fällt ein Flächenflugzeug nicht grundsätzlich im Sackflug
runter? Ich hab's noch nicht kapiert.

Hm, hoffentlich uebersehe ich jetzt keinen Haken bei dieser Frage.

Aber ich wuerde antworten: Flugzeugmotoren entwickeln Schub und sorgen fuer Vortrieb. Aus dem Stand und ohne Schub setzt sich kein Flugzeug in Bewegung und faengt auch nicht einfach so an zu fliegen. Daher: Anfang Startbahn - Vollgas - Flugzeug beschleunigt - die fuer Auftrieb notwendigen Stroemungsverhaeltnisse werden allmaehlich eingerichtet (das ist nicht ganz trivial, Stichwort Anfahrwirbel etc.) - bei einer gewissen Geschwindigkeit ist es soweit, es wird eine Anstellwinkelvergroesserung eingeleitet (durch Ziehen) und Auftrieb hergestellt. Der Schub dient dabei v.a. dazu die Widerstaende zu ueberwinden (im Steigflug teilt sich das nicht ganz so gleich auf), die beim Flug und der Auftriebserzeugung entstehen, natuerlich gehoert das alles zusammen.

Oder habe ich Dich voellig falsch verstanden?