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Mit Hilfe einer selbstgebauten Messapparatur untersuchte ich also die Strömungseigenschaften unterschiedlicher Oberflächen, indem ich Versuchsmodelle mittels Nylonfäden in einer mit Wasser gefüllten Glasröhre befestigte, durch die ein Farbgemisch geleitet wurde. Das Farbgemisch strömte an den Versuchsobjekten vorbei und ließ die dabei auftretenden Strömungen sichtbar werden.
Da sich die Gesetzmäßigkeiten der Strömungsmechanik, die sich als physikalische Wissenschaft mit der Bewegung von Fluiden (d.h. Flüssigkeiten und Gasen) beschäftigt, auf jedes Fluid anwenden lassen, müssten sich die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Gebiete übertragen
lassen. In der Luftfahrttechnik gibt es z.B. das Problem der Wirbelschleppen, die durch Strömungswirbel an den Tragflächenspitzen entstehen, und nachfolgende Flugzeuge gefährden. Könnte eine andere Oberflächenstruktur vielleicht auch dieses Problem lösen?
Tatsächlich traten bei den Versuchsobjekten mit einer längsgerichteten Rillenstruktur als Oberfläche im Gegensatz zu Versuchsobjekten mit glatter Oberfläche keine turbulenten sondern laminare Strömungen auf, die auch hinter den Objekten laminar blieben, wodurch sich hinter den Objekten keine Wirbel mehr bildeten.
Ebenso konnte ich einen Unterschied bei der Strömungsgeschwindigkeit feststellen: Die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberseite mit längsgerichteter Rillenstruktur war schneller als an der Unterseite mit glatter Oberfläche.
Damit sich ein Gegenstand in einem Fluid bewegen kann, muss Widerstand überwunden werden, wozu Energie notwendig ist. Je größer der Widerstand, desto größer ist der Energieaufwand, desto größer auch die turbulente Strömung. Verändert man nun die Form/Oberfläche eines Gegenstandes so, dass keine oder eine geringere turbulente Strömung auftritt, dann bedeutet dies, dass sich der Widerstand verringert hat und damit auch der zur Überwindung des Widerstandes notwendige Energieaufwand. Somit wird weniger Energie verbraucht bzw. bei gleichbleibendem Energieaufwand - wie bei den neuen Schwimmanzügen - eine höhere Geschwindigkeit erreicht. Schiffe oder U-Boote würden weniger Energie verbrauchen oder aber eine bestimmte Strecke in kürzerer Zeit zurücklegen.
Dies könnte man sich auch in der Luftfahrttechnik zunutze machen:
Nach dem Bernoulli-Prinzip wird durch die Form der Tragflächen dadurch Auftrieb erzeugt, dass die Luft schneller über die Oberseite strömt als über die Unterseite. Dadurch entsteht auf der Oberseite ein geringerer Druck als an der Unterseite Der so entstehende Druckunterschied führt zum Auftrieb und ermöglicht den Flug.
Mit einer Rillenstruktur an der Oberseite würde die Strömung noch schneller fließen, wodurch der Druck noch niedriger, die Druckdifferenz noch höher und damit der Auftrieb stärker würde. Das bedeutet weniger Energieaufwand, also auch weniger Treibstoffverbrauch. Außerdem würde eine Rillenstruktur die turbulenten Strömungen an den Tragflächen verringern, was dann auch die Bildung von gefährlichen Wirbelschleppen vermindert.
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