Strömungswiderstand verringern

[DerIng]

Ich weiss ja, dass das meiste Verbesserungspotential unter dem Schirm hängt - aber weil ich
damit noch etwas kämpfe, kann man eventuell auch noch ein bisschen was an der Kappe
verbessern.

Deshalb eine Frage an die Konstrukteure (Hannes, PiPo + Co.) + Luft-und Raumfahrt Ingenieure:

Habe gerade einen Artikel gelesen, bei dem man die Lautstärke von CPU-Lüftern durch einfaches
Aufbringen einer "Kunststoff-Plüsch-Schicht" um immerhin 2dBA reduzieren konnte, bedingt durch
eine Verringerung des Strömungswiderstandes:

http://www.golem.de/news/neue-cpu-kuehler-noctua-entwickelt-pluesch-luefter-und-wuerfel-heatpipes-1406-106917.html

und da kam natürlich die Idee, dass man so eine Beschichtung auch für den Schirm nutzen könnte.
Besonders das hier klingt doch interessant:

"Auf die Lüfterblätter oder den Innenrahmen ist eine dünne Stoffschicht aus Synthesefasern (Polyamid) aufgebracht,
die den Strömungswiderstand durch winzige Verwirbelungen verringert"

Wurde darüber schon mal nachgedacht? Klingt für uns zumindest noch halbwegs realisierbar.
Was würde das für Gleitschirme bringen?

Die Natur hat das ja schon länger im Angebot - Sowohl die Oberfläche von
Vogelflügeln als auch z.B. die Haut von Haien ist ja eher nicht ganz so glatt.

Man kann ja mal davon träumen, dass 2 dBA = 2 Gleitzahlen entspricht

Danke + Gruß,

DerIng

[czuelch]

AW: Strömungswiderstand verringern

Die Fälle "Lüfter-Blätter" und "Gleitschirm" sind nicht vergleichbar. Beim Lüfter-Rotorblatt entstehen infolge kleiner Re-Zahlen* und glatter Oberfläche Strömungsablösungen, die Widerstand und Lärm verursachen. Beim Gleitschirm herrschen (im Vergleich) riesige Re-Zahlen, und die Oberfläche ist ja schon rau. Die Grenzschicht ist ohnehin schon fast zu 100 % turbulent; mehr Turbulenz bringt vermutlich nicht weniger, sondern mehr Widerstand.

Gruß
C.

* Kennzahl zum Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften; ganz grob gesprochen: Produkt aus Profiltiefe und Strömungsgeschwindigkeit. Einzelheiten z.B. hier.

[mats]

AW: Strömungswiderstand verringern

Entschuldigung, leider etwas am Thema vorbei,
aber einen Plüschdrachen stelle ich mir so vor :-)

[Tino]

AW: Strömungswiderstand verringern

Im Flugmodellbau gibt es an manchen Flächen im Untersegel sogenannte Turbulatoren, aus Noppenband. Die genaue Funktion ist mir aber nicht klar weil ich mich damit nicht auskenne. Ich hatte mal einen ähnlichen Gedanken und bin beim Googeln darauf gestoßen.

Ich hätte da noch ein Gedankenexperiment:

1. Nehmen wir an ein Drachen oder GS fliegt durch den Regen. Tropfen landen auf dem Obersegel, und der Drachen / GS wird sackfluggefährdet. Die Gleitleistung verschlechtert sich.

2. Man beschichtet Drachen oder GS auf dem Obersegel mit Noppen, welche Regentropfen simulieren. Diese Geräte würden permanent schlechter fliegen und absturzgefährdet.

3. Statt des Obersegels wird nun das Untersegel mit Noppen beschichet. Sollte jetzt nicht der umgekehrte Fall eintreten. Vögel sind doch auf der vorderen Flügelunterseite ebenfalls rauh, zumindest die Greifvögel die ich aus der Nähe gesehen habe.

[WA]

AW: Strömungswiderstand verringern

- Turbulatoren, aus Noppenband. Die genaue Funktion ist mir aber nicht klar weil ich mich damit nicht auskenne.

Zackenband heißen die Dinger!
In älteren Tagen experimentierte "man" auch mit Klavierdrähten an den Querruder von Doppeldecker.

Hier mal ein Link zu Turbulatoren: http://de.wikipedia.org/wiki/Turbulator

Dann noch ein paar Fotos unterschiedlicher Turbolatoren:

[WA]

AW: Strömungswiderstand verringern

Edit: Oh Sorry, einen hab ich vergessen!
Ein Rundumsorglos Helm -Turbolator der auf´s Patent wartet.

[PHP
P1040082 von wingover since 1945 auf Flickr][/PHP]

[Malamute]

AW: Strömungswiderstand verringern

oha, da ist aber einer extrem gelblastig

Wenns schee macht

[Tino]

AW: Strömungswiderstand verringern

Sieht geil aus. Wieviel Gleitzahlen macht das Teil aus?

[Steffen]

AW: Strömungswiderstand verringern

Zackenband heißen die Dinger!
In älteren Tagen experimentierte "man" auch mit Klavierdrähten an den Querruder von Doppeldecker.

Hier mal ein Link zu Turbulatoren: http://de.wikipedia.org/wiki/Turbulator

Dann noch ein paar Fotos unterschiedlicher Turbolatoren:

Sorry, dass ich schon wieder maulen muss aber dieser Wiki-Artikel ist wieder einer von denen, die den Experten zu langweilig sind und mit denen aber der Nichtexperte rein gar nichts anfangen kann, weil die Erklärungen im Artikel echt gruselig sind. Da wird von "Grenzschichten", "Druckgradienten" und "Energie in der Strömung" geschrieben, aber kein griffiges Bild transportiert, mit dem man sich die Funktion halbwegs vorstellen kann. Mal wieder ein Beispiel eines lieblos hingerotzten Wiki-Artikels.......

Ich bin zwar kein Experte, würde mich eher als ambitionierten Nichtexperten beschreiben, aber ich versuche mal ein griffiges Bild zu erzeugen:

Laminare Umströmung: alle Luftteilchen bewegen sich parallel zur Flügeloberfläche, der Abstand eines Luftteilchens zur Tragfläche bleibt also praktisch ständig gleich. Jetzt ist die Tragfläche gewölbt und das arme Luftteilchen muss eine Kurve beschreiben um den Abstand konstant zu halten. Je enger die Kurve ist, die es beschreiben muss, desto größer ist die Tendenz des Luftteilchens, sich einen Scheiß da drum zu kümmern und sich lieber von der Oberfläche wegzubewegen, sich also einfach geradeaus weiterzubewegen.

Turbulente Strömung: hat zunächst nichts mit kreisförmigen Wirbeln zu tun! Prinzipiell bewegen sich die Teilchen in der turbulenten Strömung auf Zickzackbahnen! (siehe aufsteigender Zigarettenrauch!) Eine Strömung mit kreisförmigen Wirbeln ist zwar immer eine turbulente Strömung, eine turbulente Strömung aber nicht notwendigerweise eine mit kreisförmigen Wirbeln! Da in solchen ungeordneten Strömungen die Teilchen auch immer eine Komponente senkrecht zur Tragflügeloberfläche haben (also auf die Oberfläche zu!), stört es diese Teilchen nicht so sehr, wenn die Oberfläche stark gekrümmt ist - es gibt ja sowieso eine Strömungskomponente in Richtung der Krümmung. Damit können diese Teilchen der Krümmung besser folgen.

Deshalb haben Leistungssegelflugzeuge meistens im Querruderbereich dieses Zackenband. (Der Astir CS im obigen Bild ist allerdings KEIN Leistungssegelflugzeug ) Die Tragfläche wird sauber laminar umströmt und der Luftwiderstand ist perfekt minimal, schlägt jetzt das Querruder aus, kann die laminare Strömung dem Querruder nicht folgen und löst sich ab = scheiß Querruderwirkung. Macht man kurz vor das Querruder Zackenband, dann erhöht man zwar den Luftwiderstand der Umströmung, aber eben nur auf einem kleinen Teil der Flugzeugoberfläche und gewinnt dadurch aber perfekte Querruderwirkung.

Was heißt das bezogen auf den Computerlüfter im Ursprungspost:
Eigentlich sollte der Lüfter laminar umströmt werden, dann arbeitet er optimal. Offenbar löst sich die laminare Strömung aber bei der Lüftergeometrie ab. diese Ablösung erzeugt Lärm und Luftwiderstand! Macht man jetzt die Umströmung gewollt turbulent, löst sich die Strömung nicht mehr ab und somit erniedrigt man den Widerstand. Nur wenn sich laminare Strömung ungewollt ablöst kann ich durch Turbulenzerzeugung Vorteile im Widerstand bekommen - sonst nicht! Fazit: Reihenfolge der Luftwiderstände aufsteigend: Laminare Umströmung < turbulente Umströmung < abgelöste laminare Umströmung

Was heißt das für Gleitschirm- oder Drachenprofile:
Kein Vorteil möglich, da die ja schon im Normalbetrieb komplett turbulent umströmt sind.

Grüße,
Steffen

[WA]

AW: Strömungswiderstand verringern

- Sorry, dass ich schon wieder maulen muss - würde mich eher als ambitionierten Nichtexperten beschreiben,

Schon klar Steffen, aber wie soll ein nichtambitionierter Nichtexperte denn überhaupt verstehen wenn nicht Dank Wiki?

Strömungslehre scheint nicht ganz einfach, gerade am Tragflügel. Da sind wir uns ja immer noch nicht ganz einig wie das mit den Luftteilchen funktioniert. Also oben schneller und unten langsamer und am Ende kommen sie achtern gleichzeitig an und das gibt dann den Unterdruck oben, wie´s noch in manchen Lehrbüchern steht, das scheint wiederlegt zu sein. Also mein Papierflieger gleitet wunderbar selbst ohne Profilierung und meine Modelle mit Clark-Y Profil flogen auch auf dem Rücken, nach der oben genannten Theorie unmöglich. Naja, diesen Schrett hatten wir ja schon, nicht schon wieder mit Formeln zunageln.

Also die Frage nach Turbolatoren zur Verbesserung der Strömung muß legitim sein. Übrigens meinte ich damals mit Textilfolie an meinen Modellen ein besseres Ergebnis erzielt zu haben als mit der hochglänzenden Folie.

Man experimentiert mit Grenzschichtabsaugung, (Die ersten Jets hatten Grenzschichtzäune auf´m Flügel) im Umkehrschluss mit Einführen von Luftbläschen an Tragflächen usw. usf. Also da scheint´s noch Verbesserungspotenzial zu geben. Vielleicht bringt mein gehäkelter Turbolatorenhelm tatsächlich ein wenig - ab in den Windkanal!

Wie auch immer, mit Deiner Bemerkung:

"Was heißt das für Gleitschirm- oder Drachenprofile:
Kein Vorteil möglich, da die ja schon im Normalbetrieb komplett turbulent umströmt sind".

- wirst wahrscheinlich nicht falsch liegen! Aber weiß man´s so genau?

[nikolaus]

AW: Strömungswiderstand verringern

Kein Vorteil möglich, da die ja schon im Normalbetrieb komplett turbulent umströmt sind.

Ist das nicht zu einfach? Gilt es hier nicht doch eher, für ein spezifisches Profil (und ein spezifisches Fluid) die jeweils optimale Oberfläche zu finden? Vögel haben ja auch keine hochpolierten Flügel, und trotzdem fliegen Eulen (dank spezieller Störfedern? -an der Abströmkante?) leiser als ihre Artgenossen.

LG Jochen (leider ohne jede Fachkenntnis in Strömungslehre)

[espero]

AW: Strömungswiderstand verringern

1) zuerst Experimente machen
2) stauen
3) begreifen
4) mit Formeln untermauern

In dieser Reihenfolge funktioniert die menschliche Evolution. Versucht man zuerst mit Formeln zu hantieren,
bleiben viele Versuche aus, die sonst möglicherweise zu einem "Aha"-Erlebnis geführt hätten.

Grüßle
Uli

[mad]

AW: Strömungswiderstand verringern

@ Wolfgang

Hallo, wo hast Du den das Foto vom Astir V1 " Oskar Mama" gemacht?

Da den Flieger einige Jahre geflogen und gewartet, dann aber ganz aus den Augen verlohren.
Die Zackenbänder hab übrigens auch ich ran gemacht.

Gruß

Markus

[WA]

AW: Strömungswiderstand verringern

- wo hast Du den das Foto vom Astir V1 " Oskar Mama" gemacht?

Servus Markus, ganz einfach - http://de.wikipedia.org/wiki/Turbulator!

[Steffen]

AW: Strömungswiderstand verringern

Strömungslehre scheint nicht ganz einfach, gerade am Tragflügel. Da sind wir uns ja immer noch nicht ganz einig wie das mit den Luftteilchen funktioniert. Also oben schneller und unten langsamer und am Ende kommen sie achtern gleichzeitig an und das gibt dann den Unterdruck oben, wie´s noch in manchen Lehrbüchern steht, das scheint wiederlegt zu sein.

Hm, also, da bestehen im Grundsatz keine offenen Fragen mehr. Das wird zwar immer behauptet, ist aber offenbar so, dass sich diese "urban legend", dass da noch was mystisches ist, hartnäckig hält. So wie der eisenhaltige Spinat

Klar, in den normalen Lehrbüchern steht das noch vereinfacht drin, aber das ist das Problem der LEhrbuchautoren, die sich offenbar nicht korrekt informieren!

Die Strömung ist oben schneller als unten, die Teilchen kommen oben deshalb sogar früher hinten an als unten