Aerodynamik der stumpfen Körper: Physikalische Grundlagen by Wolf-Heinrich Hucho

By Wolf-Heinrich Hucho

Die aerodynamische Gestaltung von Fahrzeugen wie motor vehicle und Eisenbahnen, von Bauwerken wie weit gespannte Brücken, Türme oder Hochhäuser, ist eine äußerst vielschichtige Aufgabe. Ihre Auslegung basiert auf ingenieurmäßigen Verfahren, aber ihre Optimierung vorwiegend auf dem Prinzip von Trial & mistakes. Dabei erweist es sich als nützlich, das anstehende challenge auf möglichst einfache Modellfälle zurückzuführen. Das vorliegende Buch stellt die dazu erforderlichen Grundlagen bereit und beschreibt, wie sie anzuwenden sind. Gegenüber der ersten Auflage wurde das Buch vollkommen überarbeitet und erweitert: um die neuen Windlastnormen, die Seitenwindstabilität von schnellen Zügen, sowie die Wechselwirkung von Aerodynamik und Statik biegeweicher Konstruktionen. Das Kapitel über die numerischen Verfahren (CFD) wurde auf den allerneuesten Stand gebracht.

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3: Typische Reynoldszahlen und Grenzschichtdicken (am Ende des Körpers) für Fahrzeuge, Flugzeuge und Seeschiffe. -8~ ~. 4: Stoffwerte und Schallgeschwindigkeit für Luft und Wasser; Luftdruck 105 Pa, Temperatur 20°C. 10-6 340 Wasser 103 10-3 10-6 1460 Der Ansatz für die Geschwindigkeitsverteilung u(y) innerhalb der turbulenten Grenzschicht nach dem Potenzgesetz in GI. 26) ist rein empirischer Natur; es werden auch kleinere und größere Exponenten als 1/7 angegeben. Der Verlauf der Geschwindigkeit innerhalb der Grenzschicht lässt sich jedoch auch aus der Grenzschichtgleichung unter zur Hilfenahme des Mischungswegansatzes herleiten 19: 19 Siehe Rotta (1972) und Schlichting & Gersten (1997).

2 Strömungsphänomene 32 sich bilden. Das kann ein großer zylindrischer Schornstein sein, eine rückspringende Stufe oder ein engmaschiges Sieb aus feinen Drähten. In den großen Wirbeln überwiegen die Trägheitskräfte, und sie sind es, die der mittleren Hauptbewegung den größten Teil der kinetischen Energie entziehen und in Schwankungsbewegung umsetzen. Die großen Wirbel zerfallen in immer kleinere, wobei sich das Verhältnis der Trägheits- zu den Reibungskräften "zugunsten" letzterer ändert. Dieser kaskaden artige Prozess kommt zum Abschluss, wenn eine Untergrenze für die Abmessungen der Wirbel erreicht ist.

19 a zu sehen. Auf die Unterseite von Fahrzeugen trifft das in der Regel nicht zu. Dort sind die "Protuberanzen" in der Regel so groß, dass sie sich mit der Modellvorstellung Rauhigkeit nicht behandeln lassen. 19: Verschiedene Arten von Rauhigkeiten: a) Schema; b) Sandrauhigkeit; c) Tetraeder-Rauhigkeit nach Achenbach (1971); d) Einzelrauhigkeiten; e) Vertiefung. Die Geometrie der in Natur und Technik vorkommenden Rauhigkeiten ist in ihrer Art so mannigfaltig, dass es aussichtslos erscheint, sie mit allgemeingültigen Parametern beschreiben zu wollen.

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