Diskussion:Polardiagramm (Strömungslehre)

Es gibt schon Polare (sicher ein zu allgemeines Lemma für den Artikelinhalt), die Artikel müssten zusammen geführt werden. -- 82.83.63.205 19:57, 7. Dez. 2006 (CET)

Done. --Hans Koberger 18:39, 8. Dez. 2006 (CET)

Fehler/Ergänzungshinweise

• Hier wird nur auf die Lilienthalpolare eingegangen (c_w über c_A). Was ist mit aufgelösten Polaren, Momentenpolare? Hat die auch Lilienthal "erfunden"?
• Bewertung von Tragflügelprofilen Lilienthalpolaren gibt es auch für ganze Flugzeuge. Aufgelöste Polaren gibt es auch für Autos, Züge (z.B. Seitenwindeinfluss) und Wasserfahrzeuge.
• So kennzeichnet der höchste Punkt des Graphen den maximalen Auftrieb Das Abrissverhalten ist m.E. in einer aufgelösten Polare besser zu erkennen.

--84.189.238.87 22:22, 30. Mai 2007 (CEST)

Hallo IP 84.189.238.87, wie wäre es, wenn Du Dich anmelden und dann den Artikel ausbauen würdest? Du weißt ja, kompetente Autoren sind jederzeit gerne willkommen! Wenn Du Fragen zur Bedienung von Wikipedia hast, helfe ich gerne weiter. Aber ich denke die Grundbegriffe kennst Du ohnehin schon. LG, Hans. --Hans Koberger 22:35, 30. Mai 2007 (CEST)

Anmeldung vielleicht mal später. Hier mal ein Vorschlag:

Ein Polardiagramm ist in der Strömungslehre eine grafische Darstellung von experimentell ermittelten, auf einen angeströmten Körper wirkende Kraftkoeffizienten (Beiwerte) für verschiedene Anströmwinkel, meist Anstellwinkel. Es stammt von Otto Lilienthal und findet insbesondere in der Profil- und Flugzeugaerodynamik Anwendung.

Lilienthalpolare

Das eigentliche Polardiagramm, die sogenannte Lilienthalpolare ist eine Abtragung des Auftriebskoeffizienten $c_{a}$ an der Ordinate (vertikale Achse) über den Widerstandskoeffizienten $c_{w}$ an der Abszisse (horizontale Achse). Neben dieser Widerstandspolare existiert auch die Momentenpolare. Bei dieser ist der Auftriebskoeffizient über den Momentenkoeffizient $c_{m}$ abgetragen. Für verschiedene Anstellwinkel werden bei konstanter Reynolds-Zahl die jeweils gemessenen Koeffizienten im Diagramm abgetragen und eine Kurve durch die Messpunkte gelegt. Die Strecke zwischen Koordiantenursprung und einem Punkt auf dieser Kurve wird als Polstrahl bezeichnet.

Bei der Widerstandspolare ist der Kehrwert des Anstiegs des Polstrahls die Gleitzahl $\varepsilon$ für den jeweiligen Punkt. Der Winkel zwischen Ordinate und Polstrahl ist der Gleitwinkel $\gamma$, der maßstabsbedingt meist nicht direkt aus dem Diagramm ablesbar ist und daher über die Winkelbeziehung $\tan \gamma =\varepsilon$ errechnet werden kann. Auf die Kurve kann von oben eine Ursprungstangente gelegt werden. Der auf dieser Tangente liegende Polstrahl zeigt auf den Punkt mit der höchsten Gleitzahl.

Widerstandspolaren erlauben einen anschaulichen Rückschluss auf die aerodynamische Güte eines Körpers. Beispielsweise ist bei Tragflügelprofilen im Segelflugzeugbau das Einsatzgebiet, Schnellflug oder guten Thermikeigenschaften, an Hand des Kurvenverlaufs deutlich ersichtlich.

Aufgelöste Polare

Bei aufgelösten Polaren erfolgt die Darstellung der Kraftkoeffizienten an der Ordinate direkt über den Anströmwinkel an der Abzisse. Weit verbreitet ist die aufgelöste Polardiagramm von Auftriebskoeffizienten zum Anstellwinkel $\alpha$. Charakteristisch ist ein annährend linearer Verlauf bei kleinen Anstellwinkeln, bei symmetrischen Flügelprofilen durch den Usprung. Der Verlauf weicht bei hohen Anstellwinkeln von der Gerade ab, läuft durch den Scheitelpunkt und fällt daraufhin, im sogenannten überzogenen Flugzustand, wieder ab. Der Verlauf um diesen Scheitelpunkt, den maximal erreichbaren Auftriebskoeffizient, charakterisiert das Abrissverhalten eines Flügelprofils oder Flugzeuges.

Aufgelöste Polaren verdeutlichen den Einfluss von Größen wie beispielsweise der Reynolds-Zahl oder Formparametern wie beispielsweise Auftriebshilfen und Oberflächenbeschaffenheit auf den Kräfte- und Momentenhaushalt eines angeströmten Körpers. Bei bodengebundenen Fahrzeugen ist beispielsweise der Seitenwindeinfluss auf die Fahrstabilität entscheidend.

Ich hoffe der Laie kann etwas damit anfangen. Übrigens sehr gut beschrieben (aber natürlich nicht kopiert) in Sigloch; "Technische Fluidmechanik". Fehlen noch die Bildbeispiele. Mit Xfoil aus Profilkoordinaten sind einfache Profilpolaren kein Problem (siehe Weblink). Ist jedoch geschummelt (keine "Messwerte") und den Unterschied zwischen Profil-, Segel-, Flugzeug-, Auto-, Ziegelsteinpolare lässt sich damit auch schwer realisieren. Messwerte sind leider meist top secret. --84.189.217.253 00:16, 1. Jun. 2007 (CEST)

Bildfehler

Die Definition der Lage von Punkt Nr. 3 (minimales Cr) wird im Bild durch einen Berührkreis um den Ursprung angedeutet. Es sollte berücksichtigt werden, dass der Kreis wegen der unterschiedlichen Skalierung der beiden Achsen zu einer flachen Ellipse wird und Punkt 3 dadurch von Punkt 2 (Ca = 0) kaum zu unterscheiden sein wird. Noch viel kleiner als der (hauptsächlich "vertikale") Abstand der beiden Punkte voneinander ist die Daseinsberechtigung von Cr,min: Der relative Unterschied ihres Abstandes vom Ursprung dürfte im Promillebereich liegen. – Rainald62 22:55, 18. Feb. 2010 (CET)

Hallo Rainald62,

Du hast sicherlich recht, dass der Unterschied zw 2 & 3 für die Praxis meist unerheblich ist (zumal Flugzeuge selten dort fliegen). Allerdings halte ich den Sachverhalt wichtig für die Vollständigkeit und das Verständnis der Flugphysik. Im allgemeinen Fall ist eben senkrechter Sturzflug != größte Geschwindigkeit. Ich finde es schade, dass Du genau den Fehler wieder eingebaut hast! Nur wenn ca exakt = 0 => senkrechter bzw. parabelförmiger Flug.

Bild: Ich sehe gerade keine Möglichkeit wie ich das Bild exakt zeichnen kann und man immer noch etwas erkennen kann. Was hältst Du davon einen Hinweis dazuzuschreiben, dass Berührkreis und Punkt 3 nicht massstäblich sind zur besseren Verdeutlichung?--SBogdanski 09:12, 22. Feb. 2010 (CET)

Ja, nicht senkrecht, aber wenn es so genau sein soll, dann müsste man auch dazuschreiben, was unter "senkrecht" verstanden werden soll, siehe Lotabweichung. Während jene Abweichung relevant ist, habe ich für diese keine Relevanz gefunden, siehe dort. Falls dir das besser gelingt, mag Cr drin bleiben, ansonsten gibt es sicher interessantere Lücken zu schließen.

Zur Darstellung im Diagramm (bei gegebener Relevanz): Zeichne statt Achtel-Kreis eine halbe Ellipse ein, gerade so flach, dass einerseits Ca>0, andererseits Ca≈0 deutlich wird (das dürfte bei Ellipsen-Halbachsen b:a = 1:3 liegen) und schreib dazu, dass die maßstäblich richtige Ellipse auch eingezeichnet ist, aber innerhalb der Strichstärke der Cw-Achse verläuft ;-)

Ich habe mich übrigens vertan: Was bei diesem Profil im Promillebereich liegt, ist dCw/dCa(Ca=0). In den relativen Unterschied Cw0/Crmin - 1 geht dieses Verhältnis aber quadratisch ein, sodass eher 10^-6 herauskommt.

Gruß – Rainald62 23:55, 22. Feb. 2010 (CET)