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Download Aerodynamik der stumpfen Körper: Physikalische Grundlagen by Wolf-Heinrich Hucho PDF

By Wolf-Heinrich Hucho

Die aerodynamische Gestaltung von Fahrzeugen wie motor vehicle und Eisenbahnen, von Bauwerken wie weit gespannte Brücken, Türme oder Hochhäuser, ist eine äußerst vielschichtige Aufgabe. Ihre Auslegung basiert auf ingenieurmäßigen Verfahren, aber ihre Optimierung vorwiegend auf dem Prinzip von Trial & mistakes. Dabei erweist es sich als nützlich, das anstehende challenge auf möglichst einfache Modellfälle zurückzuführen. Das vorliegende Buch stellt die dazu erforderlichen Grundlagen bereit und beschreibt, wie sie anzuwenden sind. Gegenüber der ersten Auflage wurde das Buch vollkommen überarbeitet und erweitert: um die neuen Windlastnormen, die Seitenwindstabilität von schnellen Zügen, sowie die Wechselwirkung von Aerodynamik und Statik biegeweicher Konstruktionen. Das Kapitel über die numerischen Verfahren (CFD) wurde auf den allerneuesten Stand gebracht.

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Ein derartiges Totwasser wird - im zeitlichen Mittel - ähnlich wie ein fester Körper umströmt. An seinem rückwärtigen Teil stellt sich erneut ein Druckanstieg ein. Ist dieser zu steil, dann kommt es auch am Totwasser-"Körper" zur Ablösung. Ein Vorgang, für den Leder (1992) die Bezeichnung "Ablösung zweiter Art" vorgeschlagen hat. Wiederum rollen sich Wirbel auf, die zusammen mit dem Fluid außerhalb der Trennstromlinie den Nachlauf bilden. Infolge der Mischbewegung quer zur Strömung füllt sich die Nachlaufdelle stromabwärts auf, wobei sie an Breite zunimmt.

So wird auch der Ort des Wiederanlegens mit R bezeichnet; R steht für "reattachment". 40 2 Strömungsphänomene Der Ort der Ablösung wird vom Zustand der Grenzschicht bestimmt. Wie schon erwähnt, turbulente Grenzschichten können einen stärkeren Druckgradienten überwinden, ohne abzulösen, als laminare. Bei ihnen sorgt die turbulente Mischbewegung quer zur Strömung für einen intensiven Impulsaustausch innerhalb der Grenzschicht. Dadurch wird dem wandnahen Bereich laufend kinetische Energie zugeführt, die dann ihrerseits für eine "Rück verwandlung" in statischen Druck zur Verfügung steht.

I \ 0,4 I I 0,2 V / 1/ Bezugsfläche ASt \ \ I I "- I ..... 9: Widerstandsbeiwert Cw eines Rotationsellipsoides (bezogen auf den cw-Wert der Kugel) in Abhängigkeit von dessen Schlankheitsgrad I/d ; obere Kurve nach Hoerner (1965), Bezugsgröße ist die Stirnfläche Ast; untere Kurve, Bezugsgröße ist y 2/3. 3 Grenzschicht 23 sen. 9. Dort ist der Widerstandsbeiwert eines Rotationsellipsoides, bezogen auf denjenigen der Kugel, über dem Schlankheitsgrad A = lid aufgetragen. Bezieht man den Widerstand, wie allgemein üblich, auf die Stirnfläche A, so wird der minimale Widerstandsbeiwert bei einem Schlankheitsgrad von A '" 3 erreicht.

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