Im Rahmen seiner Masterarbeit am Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster hat Mohamad Karaki ein low-cost-Windkanal-Modell entwickelt, mit welchem verschiedene qualitative und quantitative Experimente möglich sind. Sie finden nachfolgend Fotos, Videos und 3D-Druck-Dateien. Die Masterarbeit kann hier in gekürzter Version geladen werden: Karaki (2024) Windkanal (gekürzt). Im MNU-Journal 1.2025 ist ein fachdidaktischer Artikel erschienen.
Um die Abbildungen der Strömungsprofile können die folgenden vereinfachten Erkenntnisse vereinfacht verwendet werden:
- Eine Krümmung der Stromlinien weg vom umströmten Körper signalisiert ein Hochdruckgebiet.
- Eine Krümmung der Stromlinien hin zum Körper signalisiert ein Unterdruckgebiet.
- In einem Unterdruckgebiet bewegt sich die Strömung mit höherer Geschwindigkeit (Bernoulli-Prinzip).
- Liegen die Strömungslinien enger beieinander, spricht dies für ein Unterdruckgebiet und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit.
- Aus Druckdifferenzen um einen Körper resultieren Kräfte, die auf ihn wirken (z.B. die Auftriebskraft oder die Magnus-Kraft).
- Bedingt durch Reibung kann sich die Grenzschicht der Strömung am Körper ablösen. Diese Strömungsabrisse haben einen signifikanten Einfluss auf die aerodynamischen Kräfte am Körper (z.B. Verlust des Auftriebs).
Video 1: 3D-Visualisierung der Strömungslinien:
Video 2: Variation des Anstellwinkels eines Flügelprofils:
Video 3: Umströmung eines Zylinders:
Video 4: Variation der Strömungsgeschwindigkeit um ein Flügelprofil:
Video 5: Umströmung eines Bretts:
Materiallisten und Bezugsquellen
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