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.