Damit wollte ich eigentlich noch warten. Obige Publikation ist noch extrem unvollständig, schlecht gekennzeichnet und enthält noch keine Quellenangaben. Es steht die nächsten Tage eine umfangreiche überarbeitete Veröffentlichung an, welche Quellenangaben und Ausführliche Berechnungen enthält.
zu finden wird diese dann hier sein:
Shaker Verlag GmbH - Dissertation Dissertationen Habilitationsschriften Tagungsbände Fachbücher Lehrbücher
Im Zuge der Messevorbereitungen ist diese 2. Veröffentlichung etwas ins Hintertreffen geraten.
Wir haben das in Aerodynamik ziemlich ausführlich besprochen und das ist ziemlich gut bekannt. Die Dimples erzwingen eine turbulente Grenzschicht und sorgen für sehr viel Interaktion zwischen Grenzschicht und Freistrom. Dadurch steigt die mittlere Geschwindigkeit in der Grenzschicht, sie neigt weniger zur Ablösung, das Ablösegebiet ist kleiner und damit auch der Gesamtwiderstand. Der höhere Reibungswiderstand wird durch das kleinere Ablösegebiet mehr als kompensiert.
Es ist dennoch eine etwas diffuse Beschreibung. Wie wäre es mit der Erläuterung: nicht anliegende Wirbel Erzeugen einen Kugellager effekt Welcher NICHT-VISKOSE Schereigenschaft hat. Sprich die viskose Reibung ist kleiner weil die darüberliegende Strömung über die turbulente GS rollt.
1.) Der generell höhere Widerstand einer turbulenten GS im "klassischen" fall (z.B. an einer ebenen platte) lässt sich auch dadurch erklären, daß die Strömung durch die höhere kinetische Energie in den Wirbeln gemäß Energieerhaltungsatz mehr Impuls trägt und dadurch eine höhere Trägheit aufweist, Als nicht laminare Strömung.
2.) Zusätzlich ist die laminarität ein instabiler Zustand der sich nur hält weil keine turbulenzkeime enthalten sind. Das ist dadurch auch zu begründen, das viskose Scherung einen höheren Widerstand hat wie turbulentes "rollen". So gesehen möchte die Strömung in den für sie mit geringerem REIBUNGSWIDERSTND behafteten zustand der Turbulenz umschlagen. Was die ursache für die Instabilität der Laminarität erklären kann.
3.) kann nachgewiesen werden, dass kräftestatisch der laminare Fall ein SPEZIALFALL der Aerodynamik ist, welcher nur durch innere viskose Dämpfung zustande kommt. Ohne Viskosität gibt es mechanisch keine Lösung für laminares Strömungsverhalten. Die Strömungsnatur ist immer turbulent und zerfällt fraktal. Diese Lösung ergibt sich wenn man die potentialfelder für Druck richtig herleitet.
Bitte schau Dir nochmals das Thema Grenzschichten an.
Die Einteilung laminar/turbulent hat NICHTS mit der Einteilung anliegend/abgelöst zu tun. Es kann also laminar abgelöste und turbulent anliegende GSen geben. Turbulent anliegend ist sogar der "Normalfall".
Turbulente GSen haben immer! einen höheren Reibungswiderstand als laminare. Schau Dir mal dazu die ebene Platte als einfachster Fall an (Stichwort cf-Verteilung).
1.) Der Turbulente Widerstand an EBENEN Platten oder Rohren ist per se höher und steigt unter diesen vorraussetzungen quadratisch - richtig. Diese Feststellung wurde in diesen Zusammenhang aber nur an Ebenen platten Quantifiziert und lässt sich nicht uneingeschränkt auf alle Strömungsbedingungen übertragen. So gesehen ist die Grenzschichttheorie heute eine phänomenologische aber keine Kausale Beschreibung.
2.) Wie bereits oben angemerkt kann man turbulente Reibung nicht mir laminarer reibung vergleichen da es indizien gibt, daß sie von unterschiedlichen Ursachen herrühren und so wäre als würde man Äpfel mit Birnen vergleichen.
3.) Durch den quadratischen Anstieg turbulenter GD (siehe Bild) liegt so gesehen der Widerstand nahe der Oberfläche UNTERHALB der laminarer GS. Ihr weiter quadratisch ansteigender Widerstand wird dann erst im gesamten höher. Ergo ist belegt, daß nahe der Oberfläche der Widerstand kleiner ist.
4.)
die ganze Debatte worum es seit der Disskussion Golfball geht darzulegen. Daß es Lösungen gibt den quadratischen Anstieg der Grenzschichtreibung zu unterbinden. und zwar durch REGELMÄSIGE strukturen. Eine unkoordinierte Wirbelbildung unterbunden wird.
Ich verweise hier auf die techniken mit:
- Grenzschichtabsaugung, Ausblasung hin:
http://www2.informatik.uni-stuttgart.de/ivs/ivs_pages/html/184_7.htm
http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5036/pdf/Dissertation_Schumann_2010_print.pdf
- als auch der Einsatz von Riblets:
Folie nach dem Prinzip von Haifischhaut
http://nal-ir.nal.res.in/795/1/Pro_Aero_Sc_38_2002_elsevier.pdf
Der erste Satz ist fachlich einfach falsch. Dass adaptive Profile auch für Böenverminderung eingesetzt werden könnte ist bekannt.
welcher denn? Etwa dass der Widerstand eines Nicht aerodynamischen Körpers Grezschichtbewegungen erzeugt, welche nicht auf grenzschichtreibung beruhen?
dies ist in der Tat der Fall. ein Nicht idealer Strömungskörper erfährt seinen luftwiderstand überwigend durch ein umfangreiches erzeugen von Turbulenz.
2D flow around a rectangle - YouTube
Adaptive Profile gibt es, aber die Ansätze sind noch recht spezifisch und eher im hinteren profilbereich:
DLR - Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik - Das DLR-Leitprojekt "Adaptiver Flügel" (ADIF)
Gerade bei höheren Re-Zahlen sind Oberflächenunvollkommenheiten noch viel "schädlicher". Ein Segelfluglaminarprofil "zerstörst" Du mit deinen Klappen.
Komisch, warum Fliegen dann Vögel, die zudem genau die selbe "Erfindung" einsetzen?:
Eagle owl in flight high speed camera AMAZING slow motion camera - YouTube
Einzelne Turbulenzkeime erzeugen auf einer glatten Oberfläche unkoordinierte wirbelbildungen.
Das ist aber etwas anderes als eine Vorstrukturierung mit riblets, federn, riblets auf federn usw
Dazwschischen klafft eine lücke. Weil auf glatter oberfläche das ganze ersteinmal schädlich ist.
da man ja laminare lösungen anstrebt.
Heist aber nicht dass die turbulenten Lösungen schlechter sind. Man muss es nur richtig machen damit es funktioniert.
Das anzünden eines Feuers erzeugt damit noch kein theromdynamischen Kreisprozess. man muß das ganze erst in eine Brennkammer komprimieren und mit einem umfangreichen System regeln (Motor) bevor man aus Wärme Arbeit gewinnen kann.
Selbiges auch hier. Nur weil ein Phänomen auf einer anderen Grundlage erstmal negative effekte erzeugt, heist es nicht daß die Eigenschaft per se schlechter ist.
Man hat ihre Wirkungsweise nur noch nicht verstanden.
Es gibt aber genügend festgestellte Beobachtungen aus Untersuchungen und Beispiele aus der Natur, die in der richtigen Interpretation einen Sinn ergeben.
Was für ein Kanal? Turbulenzgrad? Versperrung? ReZahl? Machzahl? Welche Messtechnik? Welche WIndkanalkorrekturen wurden durchgeführt? Wurden Testmessungen mit bekannten Profilen durchgeführt und ein Vergleich mit Literaturwerten gemacht?
langsam, langsam. Momentan werden Modellversuche an eigenen Windkanälen gemacht. Anfragen an Instituten dies auf einem professionelleren Level zu betreiben laufen teilweise, werden aber im Zuge der Messepräsentation noch ausgebaut. Bisher wurde hier auch nicht sehr offensiv werbung dafür gemacht, da erst ausreichend Material als Beleg geschaffen werden muß.
PS.: Was genau meinst Du mit Feedback?
Fluide sind ein dynamisches Medium das mit sich und seiner Umgebung in Wechselwirkung steht.
Sowas nennt man in der Kybernetik auch ein komplexes System. Jedes komplexe System trägt emergente Eigenschaften die durch eine verstärkende oder dämpfende Wechselwirkung entstehen. So auch ein Fluid.
So gesehen ist ein Fluid ein Verstärker für emergente Information.
In der Numerik kann diese divergierende Verstärkung in Strömung nachgewiesen werden. Allerdings hat die Numerik ein eigenes Problem durch die numerische Wechselwirkung und erzeugt divergente Echos die nichts mit der Simulation selbst zu tun hat. Das Ergebnis ist ein divergentes Verhalten wie in der logistischen Gleichung beschrieben. In der komplexen Ebene auch Mandelbrotmenge oder "Apfelmännchen" genannt. Es sind aber Probleme die das Lösungsverfahren selbst mit sich bringen und nicht auf naturgegebene Physik zurück zu führen ist.
Logistische Gleichung ? Wikipedia
So gesehen sind selbst in der Direkten Numerischen Simulation nur Annähreung an natürliches verhalten möglich, jedoch nie das erreichen der Realität. Und zum großen Teil nur an sehr statischen Versuchen durchfürbar. Das zu einem Preis de mit extrem hoher Rechenpower bezahlt wird.
Zudem kann das numerisch erzeugte Ergebnis nicht analytisch behandelt werden. Was zur folge hat, das man heute immer noch im dunkeln tappt wenn es um die korrekte Beschreibung von Auftrieb und strömungsabriss geht.
Hier irrt die Schulweisheit | Wissen | ZEIT ONLINE
http://user.uni-frankfurt.de/~weltner/Physics of Flight internet 2011.pdf
Die Kutta Bedingung wird gerne als Erklärung hergenommen. Kutta selbst hat jedoch bereits nicht realistische Idealisierungen als Kompromiss eingefügt, so dass dies lediglich eine mathematische Idealisierung von Strömung darstellt, welcher jedoch keine Strömungsumschläge oder die naturgegebene turbulente Eigenschaft von Strömung beinhaltet.
