Ersterscheinung 04.04.2004
von J. Peter Apel

Unterdruck-Blasen

Die Druckverläufe am Frontteil Luft durchdringender Strömungskörper
The pressure processes at the front part of flow bodies by penetrating air

Schiebt sich ein Körper durch die Luft, so muß er diese beiseite drängen. Das geschieht im vorderen Bereich eines Stromlinienkörpers durch den in diesem Bereich dicker werdenden Querschnitt. Luft wird senkrecht zur Fläche von deren Oberfläche weg beschleunigt. Diese Geschehnisse sind im vorderen Bereich eines symmetrischen Flügelprofils dargestellt. Der Bereich des anwachsenden Querschnittes wurde in Teilbereiche aufgeteilt. Diese wurden nach den Einzel-Ereignissen, die sich in ihnen abspielen, gewählt.



Im vordersten Bereich 1, in dem die Oberfläche des Körpers eher senkrechten Verlauf besitzt, wird Luft praktisch nach vorn gegen die Bewegungsrichtung beschleunigt. Im luftfesten Koordinatensystem zeigt sich das als Mitnahme von Luftteilchen mit dem Körper. Diese stehen in diesem Bereich bezogen auf den Körper still. In diesem Gebiet herrscht der bekannte Staudruck.

Im anschließenden Bereich 2 wird Luft wesentlich zur Seite beschleunigt. Die Luft erhält dabei eine gewisse Geschwindigkeit, mit der sie sich als `Luftsäule´ senkrecht zur Oberflächenebene in Bewegung setzt.

Da sich die Körperaußenkontur anschließend im Bereich 3 deutlich in ihrer Schräge vermindert, hat die Luftsäule eine zu große Geschwindigkeit erworben: sie müßte von der Oberfläche `wegfliegen´. Das bedeutet die Bildung eines unerwartenden Unterdruckes, der die Luftsäule wieder zurück beschleunigt. Dieser Bereich wird mit Unterdruck-Blasen bezeichnet.

Im Bereich 4 folgt durch die Federwirkung aus der Elastizität der Luft ein zurück Prallen der Luftsäule auf die Oberfläche mit überdruckbildung. Auch diese ist unerwartet.

Der sich aus dem Vorgang des Durchdringens von Luft ergebende Druckverlauf auf der vorderen Körperoberfläche wird durch die Strichlinie dargestellt. überdrücke sind mit +, Unterdrücke mit - gekennzeichnet.

Dieses Druckgeschehen findet auch an einem angestellten Tragflügelprofil statt. Dabei verschiebt sich der Staupunkt (die Mitte des frontalen überdruck-Bereichs) wesentlich nach unten. Gründe dafür sind Druckeinflüsse, die sich aus den zuvor geschilderten und den sich aus der Anstellung des Flügels aerokinetisch und den sich bernoulliisch aus lokalen Druckausgleichströmungen bilden. Alle summieren sich zu den aus Windkanalversuchen bekannten Drückverläufen an Flügelprofilen mit sogar Unterdruck in Flugrichtung an der Flügelnase, so daß man meinen könnte, Flügel würden durch Unterdruck vorwärts gezogen.