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AML (Fach) / AML (Lektion)

Aerodynamik ist Teil der Fluiddynamik und beschreibt das Verhalten von Körpern in kompressiblen Fluiden, also Gasen (zum Beispiel Luft). Das zweite Teilgebiet der Fluiddynamik, die Hydrodynamik behandelt dagegen Flüssigkeiten. Die Aerodynamik beschreibt die Kräfte, die es beispielsweise Flugzeugen ermöglichen, zu fliegen oder Segelschiffen, sich mit Hilfe des Windes durchs Wasser zu Segeln.

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  • Was besagt das Kuttasche Abflussbedingung? Das Kuttasche Abflussbedingung besagt, dass das Fluid glatt von der Hinterkante abströmt. zur Erzeugung von Auftrieb eine Zirkulation erfoderlich ist. 
  • Kelvinsche Zirkulationstheorem,wie entsteht Zirkulation?Bleibt sie unveränderlich? Die Zirkulation entlang einer geschlossenen Kurve, die von den gleichen Fluidelementen gebildet wird, bleibt konstant während sich diese Fluidelemente durch das Strömungsfeld bewegen. Dieses wird das Kelvinsche theorem genannt.
  • Wie entsteht der Auftrieb? Erforderlich ist eine Anströmgeschwindigkeit und eine Zirkulation um den Körper (Kutta Joukowski Theorem). Das Maß der Zirkulation wird durch die Stärke des Anfahrwirbels festgelegt (Kelvins Zirkulationstheorem). Dessen Stärke ist genau so groß, dass die Strömung glatt von der Hinterkante abfließt.
  • Was wird als Grenzschicht bezeichnet? Durch die Haftung der Fluide an der festen Wand liegt keine Relativbewegung zwischen Wand und Fluidelement mehr vor. Damit ist die Geschwindigkeit des Fluids unmittelbar an der Wand gegenüber der Wand gleich null (sog. Haftbedingung). Mit wachsendem Wandabstand nimmt die Geschwindigkeit soweit zu, bis sie den Wert der Außenströmung erreicht. Das Gebiet verzögerten, in Wansnähe befindlichen Schicht, wird als Grenzschicht bezeichnet.
  • Wenn eine Grenzschicht und ihre Eigenschaften sich ausbildet, wohin führt das? Die Ausbildung dieser Grenzschicht und ihre Eigenschaften führt zum Widerstand des Körpers und unter bestimmten Bedingungen auch zur Strömungablösung.
  • Nenne die Merkmale einer kompressiblen Strömung Wesentliches Merkmal einer kompressiblen Strömung ist die vom Druck abhängige Dichte. Als weiteres Mermal können unter bestimmten Bedingungen Verdichtungsstöße auftreten.
  • Nenne die Merkmale einer kompressiblen Strömung Wesentliches Merkmal einer kompressiblen Strömung ist die vom Druck abhängige Dichte. Als weiteres Mermal können unter bestimmten Bedingungen Verdichtungsstöße auftreten. Die Kompression, Verdichtung, Komprimierung ist das Zusammendrücken eines Körpers, wodurch das Volumen verringert wird und seine Dichte (Massendichte) wird erhöht. 
  • Erkläre den Begriff Verdichtungsstoß Ein Verdichtungsstoß ist ein Begriff aus der Strömungslehre. Er beschreibt eine unstetige (sprunghafte) Änderung des Strömungszustandes, die nur bei überschallschneller Strömung in kompressiblen Medien auftritt.
  • Was passiert, wenn eine Stromlinie durch einen Verdichtungsstoß geht? Geht eine Stromlinie durch einen Verdichtungsstoß, so treten Änderungen der Zustandsgrößen auf.  Der Verdichtungsstoß selbst ist nur wenige freie Molekülweglängen dick und ihm geht immer ein Überschallgebiet voraus. Die Zustandsgrößen ändern sich wie folgt: Die Dichte steigt sprungartig an. Der statische Druck steigt sprungartig an. Die Temperatur steigt sprungartig an.  Die Geschwindigkeit nimmt sprungartig ab. Die Machzahl nimmt sprungartig ab. Außerdem erleidet die Strömung beim Durchgang durch den Verdichtungsstoß einen Gesamtdruckverlust. Das bedeutet, dass der Widerstand ansteigt. In diesem Zusammenhang wird dann vom Wellenwiderstand gesprochen.
  • Was bedeutet Buffeting Zwischen Verdichtungsstoß und Grenzschicht kann es zu einer gegenseitigen Beeinflussung kommen, die dann eine Grenzschichtablösung bewirkt. Unter diesen Umständen entsteht ein Stoß-Grenzschicht erregtes Rütteln des Flügels, das als Buffeting bezeichnet wird.
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  • Wann ist eine Strömung kompressibel? Bei niedrigen Geschwindigkeiten verhält sich ein strömendes Gas wie eine Flüssigkeit, d.h. es erscheint inkompressibel. Die Dichte im gesamten Strömungsfeld ist konstant. Nimmt die Geschwindigkeit zu, dann variiert die Dichte im Strömungsfeld, d.h. das Gas ist kompressibel.  Die Unterscheidung ob eine Strömung als inkomressibel oder kompressibel zu betrachten ist, erfolgt anhand der Machtzahl. M=u/a M ≤ 0,3 inkompressibel, M > 0,3 kompressibel
  • Die Unterscheidung ob eine Strömung als inkompressibel oder kompressibel zu betrachten ist, erfolgt anhand der Machtzahl. M ≤ 0,3 inkompressibel M > 0,3 kompressibel
  • Die Machzahl dient noch für folgende Unterscheidungen M < 1 Unterschallströmung M = 1 Sonische Strömung M > 1 Überschallströmung
  • Was versteht man unter einem transsonischen Strömung? Unter einer transsonischen Strömung versteht man die Umströmung eines Körpers, bei der die Anströmmachzahl M∞ kleiner als Eins ist, am Körper jedoch Gebiete auftreten, in denen die Machzahl größer als Eins ist. Das ist z.B. bei Verkehrsflugzeugen während des Reisefluges der Fall.

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