Grenzschichtströmung

Auszug

Durch das Haften des Fluids an der Wand von umströmten und durchströmten Körpern wird eine dünne Fluidschicht in der Wandnähe durch die Reibungskraft bis auf c=0 abgebremst. In dieser dünnen Schicht steigt die Geschwindigkeit von c=0 an der Wand auf den Wert der Geschwindigkeit der reibungsarmen oder reibungslosen Außenströmung C∞. Für diese Schicht hat Ludwig Prandtl 1904 den Begriff der Grenzschicht eingeführt, die eine Reibungsschicht darstellt (Bild 9-1). Die Dicke der abgebremsten Schicht, der Grenzschicht, wird mit δ(x) bezeichnet. Sie nimmt mit zunehmendem Strömungsweg x zu, da immer mehr Fluid von der Reibung erfasst wird. Die Grenzschichtdicke δ(x) ist also um so größer, je größer die Zähigkeit des Fluids ist. Bei sehr kleiner Zähigkeit wie z. B. bei Luft mit v = 15,2 · 10^-6 m²/s, aber großer Anströmgeschwindigkeit c∞, kann die tangentiale Schubspannung τ in der Grenzschicht infolge des großen Geschwindigkeitsgradienten ∂c/∂y zwischen der Wand mit c = 0 und der reibungslosen Außenströmung, also normal zur Hauptströmungsrichrung, ebenfalls erhebliche Werte erreichen.