Baut euch einen Windkanal!
Windkanäle gehören seit über 100 Jahren zum Handwerkszeug der Strömungsmechaniker. Flugzeuge und Automobile, Züge, Brücken und sogar Sportler werden in Windkanälen untersucht. Dabei ist das Erkennen von unerwünschten Luftverwirbelungen von Interesse, aber auch die Reduzierung des Luftwiderstands etwa hinsichtlich des Benzinverbrauchs von Autos spielt eine große Rolle. Im DLR_School_Lab Göttingen könnt ihr selber einen Windkanal bauen und dabei die Funktionen und Auswirkungen jedes Bauteils auf die Strömung kennenlernen.
Ähnlichkeit von Strömungen
Schlörwagen, ein Experimentalauto von 1939. Bild: DLR (CC-BY 3.0).
Warum reicht es, wenn wir Modelle von Flugzeugen, Zeppelinen, Zügen oder Brücken in einem Windkanal vermessen? Dies liegt an der Ähnlichkeit von Strömungen. Nehmen wir ein maßstabsgetreues Modell und passen die Parameter wie die Strömungsgeschwindigkeit, die Temperatur oder entsprechend an; dann wird das Modell umströmt wie das Original. Wenn die dimensionslose Kennzahl, die Reynoldszahl, gleich ist, dann liegen gleiche Strömungsverhältnisse vor.
Versuch mit dem Windkanal
Wirbel hinter einem Spielzeugauto. Bild: DLR (CC-BY 3.0).
Zu Beginn befindet sich nur ein Gebläse auf dem Tisch. Dann werden weitere Bauteile angebracht, bis ein richtiger Windkanal vor euch steht. Durch eine Faden- und Gittersonde könnt ihr die Richtung sowie die Turbulenz der Strömung bestimmen, mit Hilfe eines Windmessers die Geschwindigkeit der Luft. Somit kann die Qualität der Strömung hinter jedem Bauteil untersucht und optimiert werden. Ihr könnt selbst herausfinden, welchen Einfluss ein Bauteil hat und warum es benötigt wird.
Natürlich könnt ihr mit dem fertigen Windkanal auch Autos, Flugzeuge oder eigene Modelle untersuchen. Durch das Einbringen von Rauchfahnen kann man beispielsweise die Umströmung und die Bildung von Wirbeln an verschiedenen Fahrzeugen untersuchen und mit Knete aerodynamisch optimieren.
Geschrieben von Laura während ihres Praktikums im DLR_School_Lab Göttingen