Umströmungen



Licht bringt Klarheit

 Forschungsflugzeug Falcon des DLR
zum Bild Forschungsflugzeug Falcon des DLR

Alles was fliegt, nutzt Strömung. So muss zum Beispiel ein Flugzeugkonstrukteur die Strömung genau kennen, damit ein Flugzeug sicher und wirtschaftlich fliegt. Da die Strömung im Allgemeinen unsichtbar ist, muss man sie sichtbar machen. Wissenschaftler setzen verschiedene Methoden zur Sichtbarmachung von Strömungen ein, wie z.B. die Seifenfilmhaut.

Aber was hat eine Seifenblase mit Strömungslehre zu tun? Kann man damit das Fliegen erklären? Die Schönheit der Seifenblasen übt auf uns alle eine Faszination aus. Dabei spielt nicht nur ihre Form eine Rolle, sondern ganz besonders ihre schillernden Farben.

Schillernde Farben

Flügelprofil im Seifenfilmkanal
Flügelprofil im Seifenfilmkanal

Pfiffige Forscher beschäftigen sich mit dem Problem der Sichtbarmachung von Strömungen und entwickelten die "Seifenfilmmethode". Durch die Umströmung von Flügelprofilen mit einer Seifenlösung und Einsatz von weißem Licht wird die Struktur der Strömung und ihre Druckverteilung sichtbar und kann analysiert werden. Das Sichtbarmachen der Umströmung von Flügelprofilen und anderen Körpern ist zur ersten Analyse der Strömungsverhältnisse hilfreich. Durch die Umströmung, z.B. eines Flügelprofils, entstehen lokale Geschwindigkeitsänderungen, die eine Veränderung der Filmdicke bewirken. Diese zeigt sich als faszinierendes Farbspiel. Mit geeigneter Beleuchtung lassen sich die Änderungen der Filmdicke mittels optischer Interferenz messen. Die Interferenzstreifen entsprechen dabei genau den Höhenlinien auf einer Landkarte. Die sichtbar gemachten Schwankungen der Filmdicke können als Druckänderungen der Luft interpretiert werden.

Der Seifenfilmkanal

Schülerinnen am Seifenfilmkanal
Schülerinnen am Seifenfilmkanal

Am Seifenfilmkanal untersucht Ihr das Strömungsverhalten um Flügelprofile und andere Modellkörper. Ihr könnt die Anstellwinkel und die Geschwindigkeit der Strömung verändern. Damit werden die Strömungsverhältnisse um ein Flugzeug beim Starten und Landen simuliert. Schnell wird Euch klar, wie ein Flugzeug fliegt. Dieser Versuchsaufbau lässt sich mit einfachen Mitteln für den Unterricht nachbauen. Ihr könnt für diesen Versuch nicht nur Flugzeugprofile, sondern auch andere Modelle, wie z.B. Gebäude, Schiffsschrauben, Autos, Schornsteine... selbst bauen und untersuchen. Im DLR Göttingen fertigt das Modellbauzentrum Windkanalmodelle für den Forschungsbetrieb. Ihr habt die Möglichkeit, die Arbeit von Konstrukteuren und Mechanik in der Werkstatt kennen zu lernen.


URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/schoollab/desktopdefault.aspx/tabid-1843/2631_read-4048/
Links zu diesem Artikel
http://www.dlr.de/as
Downloads zu diesem Artikel
Zylinder in einem Seifenfilmkanal (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/videos/go/sfi_zyl.mpg)
Flügelprofil in einem Seifenfilmkanal (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/videos/go/sfi_flae.mpg)
Experiment­beschreibung Umströmungen (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/dokumente/go/seifenfilm.pdf)