Profil Eppler 374

Heinz Hansen hat in der "Flugmodell und Technik [FMT]" im Juli und August 2022 einen Artikel veröffentlicht, der in einem Nachbau eines großen Originals eines Windkanals diverse Experimente wie z.B. die Vermessung eines Eppler-374-Profils durchgeführt hat. Daten aus einem Windkanal können dazu dienen, die Qualität eines Computermodells der Strömungsmechanik zu verifizieren und eventuell zu verbessern. Das betrifft erstens die Umsetzung der physikalischen Prinzipien für die Erhaltungssätze von Masse, Impuls, Energie und Newton's "Kraft = Masse x Beschleunigung". Allein deren numerische Umsetzung als wesentlicher Teil der Strömungsmechanik bietet bereits genügend Möglichkeiten unzureichende Ergebnisse zu produzieren. Einer der vielen weiteren Fallstricke ist die Einbeziehung von Turbulenz, die in meinem Modell durch ein 3K-L-Modell abgebildet wird. Solche Parametrisierungen gibt es in den verschiedensten Varianten, enthalten aber alle Vereinfachungen, sodass diese nicht universell einsetzbar sind. Genau deshalb sucht der Modellierer Spezialfälle, die sehr genau erforscht sind, z.B. durch Messungen in einem Windkanal. Es bietet sich an, 2-dimensionale Experimente für ein bewährtes Profil wie das Eppler 374 durchzuführen. Dabei besteht die Herausforderung für ein Turbulenzmodell darin, ein sog. Laminarprofil so zu simulieren, dass die hauchdünne Grenzschicht im vorderen, laminaren Teil der Strömung nicht durch übermäßige Produktion von Turbulenz zerstört wird. Ziel ist es dann u.a. zentrale Werte wie Auftrieb, Widerstand und Drehmomente zu bestimmen.

Die Experimente werden  analog zu denen von Heinz Hansen mit einem Profil der Länge 12,5 cm bei einer Anströmung von 24,5 m/s durchgeführt. Der Windkanal hat eine Länge von 40 cm und eine Höhe von 30 cm auf einem Gitter von horizontal 1023 und vertikal 2047. Inkl. einer Zoom-Technik ergibt dies eine maximale, vertikale Auflösung von ca. 25 µm, also einer Auflösung, bei der die molekulare Viskosität nicht mehr vernachlässigbar ist und damit der Bildung von Turbulenz nach unten Grenzen setzt.