Der Coanda - Effekt
Ersterscheinung 27.8.2003
von J. Peter Apel

Stand 2.7.2011


Der Coanda-Effect: ein fiktiver, kein physikalischer Effekt!
The Coanda-effect: fictitiously, no physical effect!

Bekannt ist er im Alltag dadurch, daß damit erklärt wird, warum Wasser im senkrechten Regenfallrohr nicht frei fällt, sondern bei leichtester Berührung an der inneren Rohrwand an dieser an`klebt´ und danach an ihr runter läuft.

Was ist er? Coanda selbst wußte es nicht.

Coanda wunderte sich, daß bei Sicht aus seinem Flugzeug zwei heiße `Düsen´-Strahlen aus mit Kompressor gespeisten Brennkammern (heute würde man Nachbrenner sagen), die schräg zum Rumpf abstrahlen sollten, um ihn nicht zu beschädigen, sich stattdessen an die Rumpfaußenhaut anlegten. Sein Flugzeug brannte ab. Das war im Jahr 1910. Seitdem gibt es den `Coanda-Effekt´. Er konnte seitdem weder definiert werden, noch führte er zu wenigstens technischen Formeln, von physikalischen Erkenntnissen gar nicht zu reden.

Würde sich ein Luftstrom, der mit einer Oberfläche Kontakt hat und an dieser dann entlang strömt, nicht an ihr `kleben´ bleiben, so könnte kein Diffusor funktionieren. Dort setzt man als selbstverständlich voraus, daß der Luftstrom einer Erweiterung des Querschnittes (zurückweichen der Seitenwände) folgt. Wenn man will, daß dafür ein spezieller Effekt verantwortlich sein soll, so muß er auch inhaltlich definierbar sein.
Es stellt sich aber die Frage: was verstand Coanda unter dem, was mit `Coanda-Effekt´ benannt wird? Wenn Coanda selbst nicht in der Lage war, seine Beobachtung als einen Effekt zu erklären, den er auch definieren kann, dann gibt es auch keinen Coanda-Effekt. In der Wissenschaft wird er auch nicht benutzt, kann auch nicht, da keine Definition vorliegt. Und nicht nur das: wofür bräuchte man ihn?
Coanda sah die `Selbstverständlichkeit´ aus dem Diffusor im Flugzeug mit dessen Koordinatensystem. Er hätte auch in einen Diffusor schauen können. Was ist also der Coanda-Effekt?
Coanda war in England in der Luftfahrtforschung/-technik tätig und hat mit der Frage nach dem `Warum´ dieser Erscheinung ein Phantom geschaffen, weil niemand, er eingeschlossen, eine Antwort auf die Frage hatte: warum folgt die Luft einer zurück weichenden Oberfläche?

Das vorstehende Bild zeigt das Problem auf, das Coanda hatte: die Stromfäden hinter der größten Buckelhöhe gehen nicht ihre eigenen geraden Wege, sondern folgen dem Buckelabfall wieder nach unten.
Aus einer nicht beantwortbaren Frage wurde ein Effekt gemacht! Ein in der Physik nicht unüblicher Vorgang nach dem Motto: weiß man etwas nicht, gibt man ihm einen Namen, meist .....effekt, und schon weiß man etwas: "Das ist doch der .....effekt!" Ideal für physikalisch/technisch Halbwissende. Der Bernoulli-Effekt ist einer der wenigen, dessen Funktionismus bekannt ist. Ansonsten ist eine Mehrheit von Effekten Verkappung von Unwissen. Obwohl sie selbst nicht erklärt werden können, werden sie dennoch zur Erklärung von anderem benutzt, so, wie der Coanda-Effekt durch David Anderson als Verursacher der Auftriebskraft an der Tragflügeloberseite. Weder aber der Coanda- noch der Bernoulli-Effekt können die Ursache der Auftriebskraftentstehung an einem Tragflügel aufzeigen. Beide sind eigenständige Naturgeschehnisse neben dem der Luftkaftentstehung und können prinzipiell keine anderen Naturvorgänge erklären. Jedes Naturgeschehen muß sein eigenes Ursache-Wirkungs-Prinzip besitzen, damit auch das einer Luftkraftentstehung.

Was macht ein Luftteilchen tatsächlich, wie sieht die Physik des Vorganges aus? Im folgenden Bild ist zu sehen, wie sich ein blaues Luftteilchen bei dem Vorbeischieben einer Körperkontur tatsächlich bewegt. Der ankommende Buckel schiebt es mit seiner Vorderseite nach oben, wo es auf der oberen Buckelebene so lange verbleibt, bis die abfallende Oberfläche der Rückseite des Buckels eine Abwärtsbewegung macht, der die Luft natürlich folgt. Würde die Luft, durch ihren inneren Druck nach unten angetrieben, nicht folgen, würde ja ein Vakuum entstehen.

Der Ursprungsort des Luftteilchens ist in der Animation durch seine leere Darstellung erhalten. Die Verbindungspunktlinie stellt den Weg des Luftteilchens dar. Die Frage, warum sich in der Perspektive der Mitbewegung die Luft an di eOberfäche anlegt, ist ziemlich unsinnig. Was sollte die Luft sonst tun? Wer oder was könnte sie denn zurückhalten? Es handelt sich doch nur um das weg drücken und zurück ziehen der Luft mittels einer Fläche. Genau so wird Luft ja auch von der planen Rückseite eines Lkw´s mitgenommen, man sagt angesaugt. Dieses Ansaugen findet natürlich auch statt, wenn sich die gezeichnete Oberfläche nach unten zurückzieht. Daß sich diese Fläche dabei seitlich verschiebt, hat für den Vorgang keine grundsätzliche Bedeutung.

Das eigentliche Rätsel ist der Unverstand, aus relativer Sicht Gesehenes nicht richtig einordnen zu können. Das gelingt dem Menschen immer auf´s Neue nicht. Daß sich die Sterne nicht um uns drehen, da wir sie relativ aus einer Bewegung sehen, erkannte der Mensch erst nach Jahrtausenden. Daß sich die Luft nicht über einem Flugzeugflügel hinweg bewegt, hat der Mensch nach nun 100 Jahren auch noch nicht erkennt. So lange, wie der Mensch sich nicht klar macht, aus welchem Koordinatensystem er die Natur betrachtet, wird er sie nie verstehen können. Die Sicht aus der Mitbewegung ist eine aus der Bewegung, also eine relative. Sie ergibt Scheinbewegungen (sogenannte variante, vom Koordinatensystem abhängige Bewegungen, mit anderem Ausdruck fiktive, also unwirkliche Bewegungen), die in Wirklichkeit gar nicht existieren. Die Scheinbewegungen entstehen dadurch, daß die Bewegung des Beobachters in das Gesehene mit hinein fließt. Die Bewegung des Beobachters ergibt im Windkanal die sogenannten Stromlinien, die durch Rauchfäden sichtbar gemacht werden, obwohl er sich hier gar nicht bewegt. Aber, die Bewegungen von Objekt und Luft wurden getauscht, mit dem gleichen Ergebnis: einer relativen Sicht. Das wurde bislang nicht beachtet und verführte Coanda zu seinem Unverständnis.

Damit der physikalisch und auch aero-/fluidkinetisch weder benötigte noch brauchbare `Coanda-Effekt´ doch noch eine sinnvolle Bedeutung erhalten kann, bietet sich an, ihn für eine wirkliche physikalische Besonderheit zu verwenden: für den signifikanten Unterschied zwischen dem, wie sich Wasser in Luft gegenüber Luft in Luft beim Strömen entlang Körperoberflächen verhält. Wasser in Wasser verhält sich jedoch genau so wie Luft in Luft.

Ein Wasserstrahl aus dem Wasserhahn folgt unverhältnismäßig länger einer Oberflächenrundung, z. B. dem zylindrischen Teil einer Flasche, als ein Luftstrahl. Der Vorgang hat aber nichts mit Adhäsion oder ähnlichen Effekten zu tun: ölt man den Zylinder (Flasche) ein, so ändert das nichts. Ein senkrecht abwärts fallender Wasserstrahl folgt der Flaschenrundung bis in die horizontale Richtung und sogar darüber hinaus, auf der Gegenseite bergauf! Wasser spült eine Oberfläche durch sein höheres spezifisches Gewicht `brutaler´ frei als es selbst eine starke Luftströmung könnte. Somit verschiebt sich ein Wasserströmungs-Ablösepunkt gegenüber Luft zu ganz geringen Geschwindigkeiten. Wieso aber bleibt Wasser mit seinem hohen Gewicht auch an einer Unterseite hängen?

Wasser bleibt nach dem gleichen Schema wie das in einem mit losem Bierdeckel abgedeckten umgestülpten vollen Glases `oben´ haften: auf Grund der Einwirkung des Luftdruckes. Die Oberflächenspannung des Wassers, also seine `Haut´, übernimmt die Funktion des Bierdeckels. Im Vakuum gibt es demzufolge den Coanda-Effekt mit Wasser nicht.

Die Oberflächenspannung des Wassers spielt also in der Form mit, als sie die Schichtdicke, mit der Wasser an Oberflächen `hängen´ bleibt, mitbestimmt. Interessant dürfte ein Versuch mit Quecksilber sein.

flugtheorie.de