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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Raue Oberflächen machen Flugzeuge schneller |
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Der Grund: Leicht aufgeraute Oberflächen verhindern die Bildung von Turbulenzen, was wiederum den Reibungswiderstand reduziert.
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Die Studie "Delaying Transition to Turbulence by a Passive Mechanism" Jens H. M. Fransson erschien in den "Physical Review Letters" (Band 96, 064501; doi:10.1103/PhysRevLett.96.064501). |
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 Zum Abstract |
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Zwei Typen der Strömung |
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Wenn sich ein stromlinienförmiges Objekt durch Luft bewegt, strömt diese in geordneter, meist linearer Form an dem Objekt vorbei. Bei höheren Geschwindigkeiten werden hingegen kleine Störungen bei der Bewegung entlang der Oberfläche verstärkt, die sich sukzessive zu so genannten Turbulenzen aufschaukeln können.
Diese Turbulenzen erhöhen den Reibungswiderstand um das bis zu zehnfache. Dementsprechend versuchen etwa Ingenieure, den Widerstand von Flugzeugflügeln möglichst gering zu halten, da dadurch der Treibstoffverbrauch gering gehalten wird.
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Höhere Viskosität - weniger Turbulenzen |
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Ein Team um Jens H. M. Fransson vom Königlichen Institut für Technologie in Stockholm hat nun eine interessante Methode zur Turbulenzvermeidung gefunden: Die Forscher führten Experimente mit einer rechteckigen Platte in einem Windkanal durch, bei denen sie die auftretenden Strömungen mittels Zugabe von Rauchpartikel sichtbar machten.
Wie erwartet traten ab einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit Turbulenzen auf. Montierten die Forscher eine Reihe von 1,4 Millimeter großen Erhöhungen auf der Platte, entstanden zwar kleine Luftwirbel, im Gegenzug verringerten sich dafür die Turbulenzen.
Die Forscher begründen dieses Verhalten durch eine Zunahme der Viskosität der Luft. Diese verhalte sich, vereinfacht gesprochen, beim Strömen über eine aufgeraute Oberfläche eher wie Honig. Sollte sich diese Methode auch im Flugzeugbau erfolgreich einsetzen lassen, könnte sie den Treibstoffverbrauch maßgeblich verringern.
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Vorbild Natur |
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Verwandte Phänomene gibt es auch in der Natur: So ist etwa von schnell schwimmenden Haiarten bekannt, dass sie Schuppen mit Längsrillen besitzen, die offenbar den Strömungswiderstand herabsetzen. Ähnliches gilt auch für die Oberfläche des Gefieders von Pinguinen.
[science.ORF.at, 24.2.06]
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
