Diese Arbeit beschäftigt sich mit der geschichtlichen Entwicklung der Windkanaltechnik sowie den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Bauweisen.
Die Nutzung der Windkraft ist alt. Auf rein empirischer Grundlage bauten die Menschen früher Kulturen Windmühlen zur Befreiung von körperlicher Arbeit. In ihren Segelschiffen legten sie mit Windkraft große Distanzen auf den Weltmeeren zurück. Der Vogelflug animierte die Menschen zur Nachahmung dieser eleganten Fortbewegung in unserer Atmosphäre.
Leonardo da Vinci entwarf Konzepte zur experimentellen Ermittlung der Tragkraft von Flügeln. Noch vor Erfüllung des Menschheitstraums vom Fliegen machte sich Leonardo da Vinci auch schon Gedanken über Rettungseinrichtungen im Fall von technischem Versagen des Fluggeräts. So wird auf dem gleichen Skizzenblatt auch das erste Fallschirmkonzept vorgestellt.
Die Messung von Strömungskräften beschäftigte auch spätere Naturforscher mit unterschiedlichen Versuchsanordnungen. Mariotte untersuchte im Jahre 1670 die Strömungskräfte auf ein ruhendes Versuchsobjekt in fließendem Wasser. Im Jahre 1746 baute Robins als Modellträger einen Rundlauf mit Gewichtsantrieb.
Den Schwerkraft-Antrieb über Seilzug-Umlenkrollen benutzten auch Borda (1763) und d’Alembert (1775) zum Schleppen von Modellen in Wasserbassins. Lilienthal erweiterte die Rundlauftechnik zur Ermittlung zweier Strömungskraft-Komponenten: Auftrieb und Widerstand.
Übersicht:
1 Historischer Rückblick
2 Fundamentale Gesetze der Strömungsmechanik
3 Windkanal Bauelemente
4 Problemfall Reynoldszahl
5 Windkanalkonzepte mit intermittierender Betriebsweise
6 Schwere Gase als Testfluid
7 Kryo-Windkanäle
8 Systemvergleich Ludwieg-Tube – ETW
9 Ansätze zu wirtschaftlichen Versuchstechniken
10 Methoden zur Reduzierung der Schleppgeschwindigkeit
11 Messtechnische Aspekte in Hinblick auf die Windkanal Betriebsweisen
12 Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
- Ein Jahrhundert Windkanaltechnik. Bilanz und Perspektive.
- Historischer Rückblick.
- Fundamentale Gesetze der Strömungsmechanik.
- Bernoulli-Gleichung
- Energiesatz
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieser Text bietet einen umfassenden Rückblick auf ein Jahrhundert Windkanaltechnik. Er beleuchtet die historischen Anfänge, die fundamentalen Gesetze der Strömungsmechanik, die im Windkanal simuliert werden, und die vielseitigen Einsatzgebiete dieser Technologie in der Luft- und Raumfahrt.
- Historische Entwicklung der Windkanaltechnik
- Fundamentale Gesetze der Strömungsmechanik (Bernoulli-Gleichung, Energiesatz)
- Einfluss von Temperatur und Dichte auf Strömungsvorgänge
- Anwendungen der Windkanaltechnik in der Luft- und Raumfahrt
- Aktuelle Trends und Herausforderungen in der Windkanaltechnik
Zusammenfassung der Kapitel
1. Historischer Rückblick
Dieses Kapitel befasst sich mit der Geschichte der Windkanaltechnik. Es beleuchtet die frühen Versuche, Strömungskräfte zu messen, und die Entwicklung verschiedener Windkanalbauarten. Dabei werden wichtige Pioniere der Windkanaltechnik, wie Leonardo da Vinci, Mariotte, Robins, Lilienthal, Prandtl und Langley, vorgestellt.
2. Fundamentale Gesetze der Strömungsmechanik
a) Bernoulli-Gleichung
Das Kapitel erläutert die Bernoulli-Gleichung, die die Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Druck in einem Fluid beschreibt. Es wird der Einfluss der Dichte und der Schallgeschwindigkeit auf die Bernoulli-Gleichung untersucht. Darüber hinaus wird die Machzahl als Ähnlichkeitsparameter eingeführt.
b) Energiesatz
Der Energiesatz, der die Wechselwirkung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Gastemperatur beschreibt, wird in diesem Abschnitt detailliert betrachtet. Es werden die Auswirkungen des Energiesatzes auf verschiedene Anwendungsbereiche, wie z.B. Überschallflugzeuge, erläutert. Die Besonderheiten der Gasdynamik bei hohen Temperaturen und die Bedeutung des Adiabatenkoeffizienten werden thematisiert.
Schlüsselwörter
Windkanaltechnik, Strömungsmechanik, Bernoulli-Gleichung, Energiesatz, Schallgeschwindigkeit, Machzahl, Adiabatenexponent, Temperatur, Dichte, Luft- und Raumfahrt, Hyperschall, Kryowindkanal, Realgaseffekte, Strömungsgeschwindigkeit, Druck.
- Arbeit zitieren
- Theo Hottner (Autor:in), 2019, Ein Jahrhundert Windkanaltechnik, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/495969
