Was ist turbulente Strömung?

Strömung ist die stetige oder kontinuierliche Bewegung einer Flüssigkeit, sei es durch ein Rohr, über eine Tragfläche oder im Freien, wie im Fall der offenen Luft oder des Meeres. Diese Art der Bewegung fällt in eine von drei allgemeinen Kategorien: laminare Strömung, turbulente Strömung oder Übergangsströmung. Supercomputer und Spezialsoftware sind notwendig, um komplexe mathematische Modelle eines solchen Strömungsverhaltens zu betrachten.

Die laminare Strömung durch ein Rohr kann als eine Reihe sehr dünner Schichten – ineinander verschachtelte Flüssigkeitszylinder – von der Innenfläche eines Rohres bis zu seiner Mitte visualisiert werden. Eigenschaften, die eine laminare Strömung begünstigen, sind eine glatte Rohrwand und eine hohe Flüssigkeitsviskosität. Die äußerste Flüssigkeitsschicht haftet am Rohr. Die anderen Schichten gleiten mit leicht zunehmender Geschwindigkeit ineinander, wenn man sich dem Zentrum nähert. Die laminare Strömung ist mäßig vorhersehbar und geordnet.

Turbulente Strömung ist Strömung in Aufruhr – Strömung komplett mit Wirbeln und Wirbeln. Das Wort „Turbulenz“ impliziert eine Mischwirkung, die eine gleichmäßige Flüssigkeitszusammensetzung im gesamten Rohrinhalt erhöht oder aufrechterhält. Turbulente Strömungen werden durch ein raues Rohrinneres und Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität begünstigt. Es wird auch durch die Erhöhung der Flüssigkeitsdichte begünstigt. Ein Beispiel für turbulente Strömung ist die von Blut durch die Arterien.

Der Übergangsfluss liegt zwischen den ersten beiden Typen. Es kombiniert laminare Strömung entlang der Innenkante eines Rohres mit turbulenter Strömung in der Mitte. Ingenieure von Spezialmischern entwickeln Laufräder, die eine Übergangsströmung in hochviskose Flüssigkeiten einführen, die normalerweise eine laminare Strömung aufweisen würden. Das spart Mischzeit und Geld.

Turbulente Strömungen sind für die Luftfahrt in zweierlei Hinsicht von großer Bedeutung. Turbulenzen der Umgebungsluft, die von Wettersystemen erzeugt werden, liegen außerhalb der Kontrolle des Konstrukteurs. Das andere sind Turbulenzen, die vom Flugzeug selbst erzeugt werden, insbesondere von seinen Flügeln. Diese Art von kontrollierbarer Turbulenz kommt von Flügeln und kann in Wirbelschleppen und Tragflächenturbulenzen unterteilt werden.

Wirbelschleppen sind die von den Flügelspitzen von Flugzeugen erzeugten Strömungen, die oft die Form eines kreisförmigen Luftmusters senkrecht zur Flugrichtung annehmen. Flügelturbulenzen werden über die Oberfläche des Flügels erzeugt und verursachen Luftwiderstand und Auftriebsverlust. Methoden zur Reduzierung von Wirbelschleppen und Tragflächenturbulenzen sind Gegenstand vieler Theorie und Design.