Durch welche zwei Maßnahmen können die strömungsphysikalischen Eigenschaften verbessert werden?
Widerstandsreduktion
Druck- u.
Reibungswiderstand
Auftriebsoptimierung (je nach Anwendungsfall Auf- oder Abtrieb bevorzugt)
Beschreiben sie qualitativ den Verlauf der Strömungsgeschwindigkeit entlang einer ebenen Platte.
Wandnahe Grenzschicht und reibungsfreie Außenströmung
Welcher Strömungsübergang kann gut durch die Reynolds-Zahl charakterisiert werden?
Strömungsübergang von laminar zu turbulent
Wann entstehen Strömungsablösungen
Bei schnellen Konturänderungen (und eher bei laminaren Bedingungen)
Sie wollen das Strömungsverhalten eines Segelfliegers untersuchen und möchten dafür die Reynoldszahl ermitteln. Da der Segelflieger zu groß für den Windkanal ist, entscheiden sie sich den Segelflieger im Verhältnis 1:20 zu bauen. Was müssen sie dabei beachten, um auf die richtige Reynoldszahl zu gelangen?
Weil die Bezugslänge um 1/20 tel geteilt wird muss die Ströhmungsgeschwindigkeit zu oder die kinematische Viskosität des Fluids abnehmen
Warum kann es sinnvoll sein im Windkanal beim Testen von unterschiedlichen Formel 1 Karosserien Puppen anstatt von Menschen einzusetzen? Welche Auswirkungen auf die Testergebnisse könnte es haben, wenn man mit echten Personen testet?
Weil Windkanalmessungen oft eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen und es fragwürdig ist, ob der Mensch während der ganzen Messung still halten kann und sich nicht bewegt, erst recht unter der benötigten hohen Anströmgeschwindigkeit für den Betriebsfall eines Formel 1 Autos. Die Folge wären verfälschte Testergebnisse.
Außerdem werden bei Windkanaltest in F1 of 1:2 Modelle verwendet -> Puppe notwendig damit Maßstäbe übereinstimmen
Was muss generell bei der Wahl des Strömungsmodells beachtet werden?
Die Reynolszahl des Models muss der des realen Stroms entsprechen.
-> bei kleinerem Model muss die Geschwindigkeit zunehmen (oder die Viskosität abnehmen)
Wie klein oder groß kann das Modell skaliert werden, wenn die Anströmgeschwindigkeit im Windkanal verfünffacht wird?
um 1:5 -> 5 mal kleiner
Nennen Sie 5 Maßnahmen, wie man den Luftwiderstand eines Fahrradfahrers/eines Fahrrads reduzieren könnte! (Hinweis: die UCI-Regularien müssen nicht erfüllt sein)
- Nutzung eines Schmaleren Lenkers (zB) Aero Lenker
- Nutzung eines Aerodynamisch optimierten Helms: Reduktion des Stromüngswiderstands
- Modifikation / Überdecken der Kassette, um die Reibung entlang des Zahnkranzes zu reduzieren
- Tragen enger Kleidung statt lockeren T-Shirts und Hosen
- Oberflächen der Kleidung und der Haut verändern durch auftragen von Silikon
- Oberflächen der Kleidung verändern durch kleine Bumps (ähnlich wie bei einem Golfball)
- Optimieren der Geometrien des Fahrradrahmens, durch zB Finnen unter dem Satteln,, einer einfacher zu Durchströmenden Rahmengeometrie, oder eines einteiligen Rahmens (Wie bei Filippo Ganna's Rad)
Weshalb werden bestimmte Positionen beim Radrennsport im Peloton bevorzugt besetzt?
Aerodynamische Gründe: möglicht hinten in der Mitte
hintere Positionen im Peloton erfahre bis zu 95% weniger Luftwiderstand
Taktische Gründe: Möglichst in der Mitte (ca. 5. Reihe) in der Mitte
Um besser auf Attacken der Konkurenz reagieren zu können
Weniger Be- und Entschleunigen bei Kurven und Endstellen (Ziehharmonika)
Geringeres Sturtzrisiko
Was waren die methodischen Schritte der Studie welche die Luftwiderstände im Peloton analysiert hat?
Schritte:
1. Fahrergeometrie
Scannen der Fahrergeometrie (mit 3D Lichtscanner), Durchschnittsfahrer mit 1,83m und 72kg, Fahrrad vereinfacht, statisches Model mit vorbestimmten Hüft-, Knie, Rücken- und Armwinkeln
2. Peloton Konfiguration
2 Konfigs: eng und lose je mit einem Fahrer mehr pro Reihe bis Reihe 10 dann 10 & 9 alternierend
eng: Hinterräder der vorderen und Vorderräder der hinteren Reihe überlappen
lose: Hinter- und Vorderräder sind tangential
Peletons im Rennen sind meist irgendwo zwischen den beiden Konfigs.
3. CFD Konfiguration
Grid selection and analysis, Randbedingungen
4. Validierung im Windtunnel (1:4 Model)
5. Simulation für Einzelfahrer
6. Simulation für Peloton
Was waren die Schritte bei der Untersuchung ob ein die Plaxiglaswände im Eishockey hoch genug sind umernsthafte Verletzungen der Zuschauer zu verhindern?
Wieso war Fluidmechanik wichtig bei der Untersuchung?
Modellierung des Pucks als starrer Körper
Ermittlung der Aerodynamischen Koeffizienten des Pucks
Datenerhebung durch Schüsse von professionellen Eishockeyspielern (Messen der Geschwindigkeit, des Abschusswinkels (Winkel des Pucks) und der Rotation)
Computersimulation des worst case scenarios (bestimmen der Gefährlichsten Schüsse)
Abschätzen der Verletzungsgefahr eines Treffers (Bestimmen des Aufpralldrucks über die Aufplallkraft und Fläche)
Das Flugverhalten des Pucks konnte nur mit Hilfe vom Fluidmechanik bestimmt werden
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