Durch Stall induzierte, nicht stationäre Jetströmungen

Wissenschaftlicher Aufsatz aus dem Jahr 2013 im Fachbereich Physik - Mechanik, , Sprache: Deutsch, Abstract: Erfährt eine fluidmechanisch wirksame Tragflügelfläche eine (plötzliche, rasche) Änderung der Richtung ihrer Anströmung, kommt diese mit einer (scheinbaren) Vergrößerung des Anstellwinkels in einen Bereich (mehr oder weniger) spontaner Strömungsablösung. Der Auftrieb des Tragflügelsystems, bzw. die Querkraft sinkt schlagartig. Dieser Zustand wird als "Stall" bezeichnet. Vom Tragflügel wird auch als Richtungsänderung der Strömung "empfunden" wenn sich die Vertikal- und Horizontal-Komponenten des Geschwindigkeitsvektors schnell ändern und damit der Anstellwinkel des Profils des Tragflügels gegenüber der resultierenden (scheinbaren) Anströmung variiert. Stall kann also auftreten, wenn sich eine oder beide Komponenten des Geschwindigkeits-vektors ändern. Herrscht am Querkraft generierenden fluidmechanischen System der Stall-Zustand, bricht die Querkrafterzeugung am Tragflügel zusammen. Nun wird auch die Zirkulation des Randwirbelfadens sehr klein oder geht gegen Null. Die Energie, die im bis dahin generierten Wirbelfeld gespeichert ist, kann beim Zusammenbruch dieses Feldes nicht ohne weiteres verschwinden. Sie wird vielmehr in Bewegungsenergie umgewandelt, die sich als "Selbstinduktionsgeschwindigkeit" äußert und wird wirksam wird, als Komponente des in der Umgebung des Wirbels induzierten Geschwindigkeit-santeils der Strömung. Es ist also letztendlich der Stallprozess an der Tragfläche, der über den von einem Kollaps der Querkraft getragenen Einbruch der Zirkulation des Wirbelfadens, einen Anteil zu der in der Strömung induzierten Geschwindigkeit beiträgt. Je nach der im Wirbelfeld gespeicherten Arbeit (Wirbelenergie), sollte die vektorielle Geschwindigkeitsänderung auch groß sein. Die aufgrund von "Stall" induzierte Geschwindigkeitsinduktion ist ein nichtstationärer Vorgang. Der Stall produziert eine lokale "Jetströmung".

Michael Dienst lives and works in Berlin and is sailing for the Club Nautique Francais de Tegel (CNFT). He is spokesman at the BIONIC RESEARCH Unit at the University of Applied Sciences Berlin and lecturer for Bionic Engineering at the Industrial Design Institute of the University of Applied Sciences in Magdeburg.