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Lexikon der Physik: Plattenumströmung

Plattenumströmung, Strömungsfeld um eine dünne Platte in einer homogenen Strömung. Die Plattenumströmung ist ein einfaches Beispiel für das allgemeine Problem der Umströmung von Körpern. Je nach Art der Strömung lassen sich verschiedene Fälle unterscheiden. In einer inkompressiblen, reibungsfreien Strömung beeinflußt eine längs zur Strömungsrichtung liegende Platte die Strömung überhaupt nicht. Quer zur Strömungsrichtung eingestellte Platten wirken als Strömungshindernis. Das Strömungsfeld ist in diesem Fall hinter der Platte symmetrisch zu dem vor der Platte (siehe Abb.). Die Berechnung des Strömungsfeldes erfolgt mit Hilfe der konformen Abbildung aus der Strömung um einen Kreis. In der reibungsfreien Strömung erfahren Platten wie andere Körper auch keinen Widerstand, aber ein Drehmoment und einen dynamischen Auftrieb, solange sie nicht längs oder quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet sind. Die Ursache für das Drehmoment ist, daß bei schräg angeströmter Platte die Staugebiete vor und hinter der Platte einander nicht gegenüber liegen. In den Staugebieten verschwindet die Strömungsgeschwindigkeit, daher ist dort nach der Bernoullischen Gleichung der Druck am größten. Dieser Effekt läßt sich sehr gut beobachten, wenn man ebene Metallstückchen (Flitter) in einer Flüssigkeit zu Boden sinken läßt. Die Metallstückchen richten sich beim Fallen entgegen der Intuition des Betrachters quer zur Fallrichtung aus.

In einer inkompressiblen, reibungsbehafteten Strömung sieht das Strömungsfeld vor einer quer zur Strömungsrichtung eingestellten Platte ganz ähnlich wie bei einer reibungsfreien Strömung aus. Dahinter jedoch ist das Strömungsfeld gänzlich verändert. Die Strömung reißt an den Kanten der Platte ab, und es entsteht ein mit zunehmender Entfernung von der Platte breiter werdender Bereich von Totwasser. Dies kann näherungsweise durch die Kirchhoffsche Strömung berücksichtigt werden. Die Widerstandskraft ist in diesem Fall eine reine Druckwiderstandskraft. Der Widerstandsbeiwert liegt bei etwa 1,1 bis 1,3. Bei einer schräg angestellten Platte erfolgt ebenfalls ein Strömungsabriß an der vorderen Kante, die Strömung legt sich jedoch wieder an die Platte an, wenn der Anstellwinkel kleiner als 10° ist. Der dynamische Auftrieb ist in diesem Fall etwas kleiner als im reibungsfreien Fall. Bei einer längs zur Strömungsrichtung eingestellten Platte bildet sich eine Grenzschicht aus, die durch die Grenzschichtgleichungen berechnet werden kann. Die Widerstandskraft ist in diesem Fall eine reine Reibungswiderstandskraft.



Plattenumströmung: Strömungslinien um eine senkrecht angeströmte Platte.

Copyright 1998 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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Prof. Dr. Hellmut Haberland, Freiburg [HH4] (A) (Essay Clusterphysik)
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Guenter Milde, Dresden [GM1] (A) (12)
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Dr. Thomas Otto, Genf [TO] (A) (06; Essay Analytische Mechanik)
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Markus Aspelmeyer, München [MA1] (A) (20)
Dr. Katja Bammel, Cagliari, I [KB2] (A) (13)
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Dr. Frank Eisenhaber, Wien [FE] (A) (27)
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Dr. Thomas Filk, Freiburg [TF3] (A) (10, 15; Essay Perkolationstheorie)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
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Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
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Michael Gerding, Kühlungsborn [MG2] (A) (13)
Prof. Dr. Gerd Graßhoff, Bern [GG] (A) (02)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
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Gunther Hadwich, München [GH] (A) (20)
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Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
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Hans-Jörg Rutsch, Walldorf [HJR] (A) (29)
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Dr. Michael Eckert, München [ME] (A) (02)
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Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Wien [FE] (A) (27)
Dr. Roger Erb, Kassel [RE1] (A) (33)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmern [AFM] (A) (16, 26)
Stephan Fichtner, Heidelberg [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Freiburg [TF3] (A) (10, 15)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Hannover [CF] (A) (07)
Frank Gabler, Frankfurt [FG1] (A) (22)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
Prof. Dr. Henning Genz, Karlsruhe [HG2] (A) (Essays Symmetrie und Vakuum)
Dr. Michael Gerding, Potsdam [MG2] (A) (13)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
Gunther Hadwich, München [GH] (A) (20)
Dr. Andreas Heilmann, Halle [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
Dr. Marc Hemberger, Heidelberg [MH2] (A) (19)
Dr. Sascha Hilgenfeldt, Cambridge, USA (A) (Essay Sonolumineszenz)
Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
Dr. Gert Jacobi, Hamburg [GJ] (B) (09)
Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
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Thomas Kluge, Jülich [TK] (A) (20)
Dr. Achim Knoll, Karlsruhe [AK1] (A) (20)
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Dr. Bernd Krause, München [BK1] (A) (19)
Dr. Gero Kube, Mainz [GK] (A) (18)
Ralph Kühnle, Heidelberg [RK1] (A) (05)
Volker Lauff, Magdeburg [VL] (A) (04)
Dr. Anton Lerf, Garching [AL1] (A) (23)
Dr. Detlef Lohse, Twente, NL (A) (Essay Sonolumineszenz)
Priv.-Doz. Dr. Axel Lorke, München [AL] (A) (20)
Prof. Dr. Jan Louis, Halle (A) (Essay Stringtheorie)
Dr. Andreas Markwitz, Lower Hutt, NZ [AM1] (A) (21)
Holger Mathiszik, Celle [HM3] (A) (29)
Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Dr. Rudi Michalak, Dresden [RM1] (A) (23; Essay Tieftemperaturphysik)
Günter Milde, Dresden [GM1] (A) (12)
Helmut Milde, Dresden [HM1] (A) (09)
Marita Milde, Dresden [MM2] (A) (12)
Prof. Dr. Andreas Müller, Trier [AM2] (A) (33)
Prof. Dr. Karl Otto Münnich, Heidelberg (A) (Essay Umweltphysik)
Dr. Nikolaus Nestle, Leipzig [NN] (A, B) (05, 20)
Dr. Thomas Otto, Genf [TO] (A) (06)
Priv.-Doz. Dr. Ulrich Parlitz, Göttingen [UP1] (A) (11)
Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexico [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, München [RAP] (A) (14)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Dr. Max Rauner, Weinheim [MR3] (A) (15)
Robert Raussendorf, München [RR1] (A) (19)
Ingrid Reiser, Manhattan, USA [IR] (A) (16)
Dr. Uwe Renner, Leipzig [UR] (A) (10)
Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
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Rolf vom Stein, Köln [RVS] (A) (29)
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