Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Ich weiß nicht, ob Ihr den Jörn Loviscach kennt,
Mathe-Prof, der geniale Videos seiner Vorlesungen hochläd. Sehr empfehlenswert!!!
Da kann man (wenn man will!) die Herleitung der Euler-Gleichungen anschauen und auch gleich lernen, wie man an die Löung partieller Differentialgleichung rangeht.

Hier hat er mal sehr schön simpel das Fliegen erklärt

Am schönsten ist der abschließende Satz

https://www.youtube.com/watch?v=XqHKStAZoWs&list=UUogSE6uiJyiL31IG-tlxBAw

[MURMEL]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hallo Gerlitz,
das Video der Vorlesung ist super, aber in Minute 15.17 macht es mich dann fertig. Er geht 2 Sek. auf den Anfahrwirbel ein.
Und nun eine vermutlich ganz blöde Frage :
Ist der Anfahrwirbel und die Umströmung nun doch nur ein benötigtes/nicht benötigtes Erklärungsmodell, oder gibt es das in der Realität tatsächlich und auch mal von der Entstehung eines Anfahrwirbels ein Strömungsbild davon, Rauchbilder oder so.
Wenn das mit den Strömungsbildern so stimmt, dann beginnt die Entstehung von Auftrieb doch erst ab einer bestimmten, wenn auch geringen Geschwindigkeit ? Oder hab ich jetzt einen Informationsoverflow und den Durchblick verloren.

Das es mit den Eulerschen Gleichungen und entsprechender Rechnerleistung die Berechnung des Auftriebs hinreichend exakt möglich ist, hab ich verstanden. Mit den Formeln hatte ich erstmalig keine grundsätzlichen Schwierigkeiten mehr.

Viele Grüße

Michael C.

[JHG]

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Anfahrwirbel:

http://lorenabarba.com/wp-content/uploads/2013/12/startingvortex.gif

Anfahrwirbel sind auch nichts einmaliges sondern entstehen bei jeder Anstellwinkeländerung

[harald e. wolf]

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immer noch nicht beantwortete Frage:

Warum können Flugzeuge 180° gerollt (auf dem Rücken) fliegen - müsste der Auftrieb sie dann nicht nach unten ziehen?

[Pikachu]

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immer noch nicht beantwortete Frage:
Warum können Flugzeuge 180° gerollt (auf dem Rücken) fliegen - müsste der Auftrieb sie dann nicht nach unten ziehen?

Tut er ja auch. Deswegen: "Auf dem Rücken mußt du drücken. Tust du ziehn, isser hin."

Außer bei vollsymm. Profilen.

[harald e. wolf]

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sorry, ist keine hinreichende Antwort.

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

.... müsste der Auftrieb sie dann nicht nach unten ziehen?

Nein Harald,
wenn man mit einem asymmetrischen Profil Rückenflug macht, muss der Pilot deutlich drücken, sprich die Nase über den Horizont heben, damit er einen Anstellwinkel erreicht, bei dem der größere Teil der Krümmung eben wieder nach oben gerichtet ist.

Bei einem symmetrischen Profil muss er im Normalflug und im Rückenflug betragsmäßig denselben Winkel einnehmen, aber natürlich gilt auch da immer: Nase über dem Horizont, sonst beschreibt der Flieger eine Bogen nach unten.

@Murmel
Den Anfahrwirbel gibt’s natürlich, google nach „Hufeisenwirbel“.
Wie diese Thematik nach Ansicht der Profis zur Auftriebserklärung taugt hatte der Sebastian in #8 schon geschrieben:

Ich halte das Erklärungsmodell mit der Zirkulation grundsätzlich für nicht sehr geeignet zur Veranschaulichung des Auftriebs für Laien. Man kann zwar den Auftrieb über die Zirkulation (Zirkulation = Integral des Geschwindigkeitsvektorfelds entlang eines geschlossenen Weges um das Profil) berechnen, aber nur wenn man das zugehörige Geschwindigkeitsfeld kennt. In sofern Veranschaulicht man durch die Modellvorstellung mit der Zirkulation zwar ein mathematisches Modell, eine echte intuitive Erklärung für Auftrieb liefert das aber nicht.

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Tut er ja auch. Deswegen: "Auf dem Rücken mußt du drücken. Tust du ziehn, isser hin."
Außer bei vollsymm. Profilen.

... bei vollsymm. Profilen must Du auch drücken, nur weniger.

[harald e. wolf]

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und warum? Liegt es dann etwa doch am Anstellwinkel der Tragfläche :-)

Muss ich auf dem Rücken entsprechend kompensieren.

GerLitz: Nicht jede Frage hier ist ernst gemeint, ok? Kann aber dialektisch zur Erhellung beitragen.

[soundglider]

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Hier hat er mal sehr schön simpel das Fliegen erklärt

Am schönsten ist der abschließende Satz

https://www.youtube.com/watch?v=XqHK...yiL31IG-tlxBAw

Hmm ich finde die Erklärung ok aber nicht perfekt. Mit dem letzten Satz bin ich auch nicht einverstanden.

Das Problem ist, dass seine komplette Argumentation auf dem Stromlinienverlauf aufbaut, den er Anfangs einfach so hingezeichnet hat. Die Frage ist aber, wie er auf diese Stromlinien kommt ;-)

Wenn das hier so weitergeht, mach ich auch mal ein Video. Kann doch nicht sein, dass es keine für Laien verständliche, umfassende und richtige Erklärung im Netz gibt. Natürlich kann man es nicht in einem Satz erklären, auch nicht in einem Absatz. Aber in 5 min Präsentation mit Skizzen sollte es machbar sein.

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Wenn das hier so weitergeht, mach ich auch mal ein Video. Kann doch nicht sein, dass es keine für Laien verständliche, umfassende und richtige Erklärung im Netz gibt. Natürlich kann man es nicht in einem Satz erklären, auch nicht in einem Absatz. Aber in 5 min Präsentation mit Skizzen sollte es machbar sein.

Ja, Sebastian, bitte!
Es wäre schön, wenn mal einer, der wirklich in der Materie drin steht dieses Kauderwelsch sortiert und ein kleines bissel mehr in die Tiefe geht.
Was passiert wirklich unmittelbar dort, wo Luft und Tragfläche sich berühren, also an den wandnahen Schichten?
Kaum ein Beitrag erwähnt die Grenzschicht.
Was ist das? Was spielt sich dort ab? Welche Bedeutung hat sie für den Auftrieb?
Wieso löst eine turbulente Grenzschicht später ab als eine laminare?
Wie erfolgt der Impulsaustausch horizontal und vertikal?
Welche Rolle spielt die Viskosität?
usw. usw.

Ja, Strömung, Druck, Wirbel und letztendlich Widerstand und Auftrieb kommen dann auch, aber wir wollen doch was über die Ursachen lernen!!!
Wir wollen begreifen, wie das entsteht, was wir dann so schön im Windkanal oder per CFD beobachten können.

Ein kleines Video wäre total schön, Langfristig sehe ich sogar den dringenden Bedarf für ein kleines Büchlein, was eben über Bernoulli hinausgeht, aber dennoch verständlich bleibt.
Ich fand den Einwurf von MURMEL schön, als er von „Aerodynamik für Dummis“ sprach.
Ich glaube, soetwas fehlt wirklich. Ein bissel Mathematik und Physik darf natürlich sein, sonst kommt man ja nicht weit. Wenn man in etwa am Abiturniveau ansetzt ist das sicher ok.
Ich glaube, viele Hobbypiloten (nicht nur Gleischirmflieger) würden gerne etwas mehr erfahren, als üblicherweise vermittelt wird.

Wenn so ein Büchlein richtig gut gelingt, könnte es vielleicht sogar Ausbildungsgrundlage werden???

Ich weiss, das ist jetzt gleich bissel heftig aber spinnen darf man doch mal, oder? ;-)
Vielleicht hast Du ja tatsächlich Lust solch ein Projekt zu starten......

Ich habe mir in meiner Verzweiflung sogar mal die Grenzschichttheorie von Schlichting/Gersten gekauft, aber damit bin ich ehrlich gesagt überfordert. :-(

Übrigens:
Mit gefällt der letzte Satz von Loviscach trotzdem, ich glaube, er will damit bissel provozieren, so in etwas wie: „Na los ihr Aerodynamiker da draußen, jetzt aber mal Butter bei die Fische“

in dem Sinne
Gruß
der Gert

[Gast]

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Die große Frage, also dass eine große Luftmenge insgesamt bewegt wird, und diese Bewegung einer Masse dem Impuls entspricht, den die Tragfläche erfährt ist mir eigentlich klar.

Vier Fragen wären es, über die ich mir Klärung wünschen würde:
Luftpakete (irgendeiner Art) bewegen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit und treffen auf ein Hindernis.

1. Wieso steigt der Druck eigentlich, wenn das Hindernis senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung steht? Es könnte doch sein, dass die Teilchen einfach den Weg um das Hindernis herum nehmen und dort ihren Weg fortsetzen?
2. Wieso sinkt der Druck auf der Rückseite eines Hindernisses, das ich in eine Richtung bewege?
3. Wieso folgen die Luftpakete dem Hindernis an einer Krümmung entlang, wenn das Hindernis also fast parallel zur Bewegungsrichtung steht?
4. Wieso bilden sich Wirbel hinter einem Hindernis, wenn das Hindernis eine senkrechte Kante hat, bzw. die Krümmung zu stark ist?

Ich denke, dass die Antwort in jedem Falle ist, weil die Luft an der schon an der anderen Stelle befindlichen Luft sich reibt und dadurch gebremst, beschleunigt oder abgelenkt wird. Luft bewegt sich in Luft. Das ist das Paradebeispiel für ein rekursives "chaotisches" System. Das führt zu den charakteristischen Turbulenzen. Dabei verändert sich lokal Druck (und wohl auch Wärme?) Aber ein schönes Anschauungsmodell (außer meinem Kaffee) fehlt mir. Die Simulatoren bilden immer ganze Felder ab. Eine Visualisierung der Teilchenebene wäre toll, und das dann auch noch in ultra ultra Zeitlupe.

zu 1: Mir ist schon klar, dass der Druck steigt. Aber warum genau? Ich vermute, weil die Teilchen träge sind. Diese Trägheit ist auch die Ursache für die Viskosität. Und weil die Teilchen durch kleine Gummis und Magnete miteinander verbunden sind.
zu 2: Gibt es einen echten Sog, quasi durch Anhaftung an dem Hindernis? Oder braucht die Restluft einfach eine Zeit, bis die Teilchen nachströmen können? Also eine Druckminderung, weil mehr Platz für dieselbe Menge Teilchen da ist?
zu 3: Ich vermute, weil die Teilchen an der Oberfläche des Hindernisses auf 0 gebremst werden, die Teilchen die auf unsere gebremsten Teilchen treffen mitgebremst UND dadurch zentrifugal rotiert werden. Wie Spiderman. Dadurch werden die Teilchen in Richtung des Hindernisses gedreht. Es entsteht eine Art Mikrofließband. Stell ich mir vor.
zu 4: Wie 3, nur hat die beschleunigte Luft deutlich mehr Platz. Das erlaubt dann eine Kreisbahn, und diese verfestigt sich mit der nachstömenden Luft.

Das große Problem dabei: Es gibt keine ziehende Kraft zwischen den Teilchen, so wie die Wasserstoffbrücken beim Wasser.

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Deine Bilder mit Gummi (für Bindungsenergie) und Magnet (für thermische Energie) find ich gar nicht schlecht. Was noch fehlt, ist ein Wechselfeld von außen (für Temperatur), was die ganzen Teilchen in Schwingung versetzt (Brownsche Bewegung). Damit kannst Du dann auch den Druck erklären, wenn die Moleküle an die Oberfläche trommeln (google mal Gasdruck). Richtig klasse finde ich ehrlich gesagt Deinen Vergleich mit Spiderman

Man stelle sich die Profiloberseite vor:
Wir schieben das Profil durch die "Luftsuppe". Der unterste Bereich der Grenzschicht verhakelt sich an der rauen (mikroskopisch gesehen "zerklüfteten") Oberfläche unseres Profiles, die darüberliegenden Teilchen „stolpern“ darüber, haben aber einen Abstand durch unseren Magneten, daher der „Spiderman“. Damit könnte man begreifen, wieso die Luft der Profilkrümmung folgt. Durch den Kreisbogen „schubsen“ sie die vor ihnen liegenden Moleküle in Richtung Flügelhinterkante an, damit hat man eine Vorstellung, wieso sich die Strömungsgeschwindigkeit erhöht – ist das die horizontale Impulsübertragung?

Der Faden (unser Gummi) von „Spiderman“ klebt fest und zieht, während er den kleinen Kreisbogen beschreibt mit der Zentrifugalkraft an der darunter liegenden Schicht - ist dass ist die vertikale Impulsübertragung?

Irgendwie gefällt mir das

Soundglider??? Du schlägst wahrscheinlich gerade die Hände über dem Kopf zusammen, tut mir leid.
Du darfst die Spinnerei natürlich gerne geraderücken. Aber glaube mir, GENAU SO wolln wir uns das veranschaulichen (ich maße mir jetzt mal an, in „wir“-Form zu sprechen).

[GerLitz]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hallo,
einen hab ich noch.
Bin noch auf einen Vortrag von Prof Werner Maurer gestoßen. (immerhin Dozent für Physik und Systemdynamik).
Er spricht die gängigen Erklärungsmodelle an und beurteilt sie auch.

Impulsbilanz ist dabei, genauso wie Kutta-Joukowski. Die NSG erwähnt er natürlich auch.
Zur Zirulation ist er bissel ausführlicher (Potenzialströmung, Induzierte Wirbelströmung, Gesamtströmung).
Und damit deutet er auch an, wann man Bernoulli anwenden kann und wann nicht.
Läuft fast ne halbe Stunde.

Ist für mein Gefühl das Filmchen mit dem besten Gesamtüberblick von allen denen, die ich bis jetzt zu dem Thema gesehen hab.
Als Fluglehrer würde ich ehrlich gesagt lieber dieses Video im Unterricht zeigen, als selber irgendwelche Erklärungsversuche zu unternehmen.

Das ist allerdings schon der zweite Hochschul-Prof., der meint, dass die eigentliche Erklärung warum ein Flugzeug fliegt damit nicht so richtig klar ist

https://www.youtube.com/watch?v=AYJyYf63qFg

[GerLitz]

Hallo Sebastian, Du hast ja nun noch einen Satz reingemogelt

Das große Problem dabei: Es gibt keine ziehende Kraft zwischen den Teilchen, so wie die Wasserstoffbrücken beim Wasser.

Tja, damit ist natürlich der schön Spiderman-Gedanke im Eimer

Nein.. es ist wohl anders...

Ok, ich versuch mich mal. Meine (bildliche)Vorstellung von dem ganzen Kram ist folgende:

Wenn ich den Flügel mit seinem Anstellwinkel durch die Luftmasse schiebe, kommt es unterhalb des Flügels bekanntermaßen zur Verdichtung. Dieser „Stau“ der Moleküle pflanzt sich ein Stück bis vor den Flügel fort, was zur Folge hat, dass es dort auch zu einem Impulsaustausch mit den Teilchen kommt, die dann wenig später nach oben über die Fläche geleitet werden. Das bedeutet, die Luft, die auf der Oberseite der Tragfläche entlang strömt, ist bereits ein wenig „vorverdichtet“. Damit ist das Volumen der Luft, die oben drüber muss größer als das Volumen was unten rum läuft. Damit kann ich mir erklären, wieso es oben rum letztendlich zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit kommt und die Teilchen an der Hinterkante früher eintreffen. Es wird nichts gesaugt oder gezogen, es sind immer nur die elastischen Stöße des Impulsaustausches die das bewirken. Also quasi, der Staudruck, der sich vor dem Flügel bildet und dann zum Teil nach oben rüber geschoben wird.

Es ist für mich das einzige Bild, was ohne irgendwelche mystische Saug- oder Zugkräfte auskommt.

Auch der Anfahrwirbel ist nur ein Resultat dieser „Molekül-Schubserei“ und keinesfalls Ursache für den Auftrieb. (meine Überzeugung!)

So in etwa, hab ich das Ende der 80iger meinen (Segel-)Flugschülern erklärt. Immer mit bissel schlechtem Gewissen, weil das so ja nirgends stand (zumindest hab ich nichts gefunden).

Diesen schönen Sport betreibe schon lange nicht mehr... aber das Thema Auftrieb ist ja geblieben