Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM
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8.3. GRENZSCHICHTABLÖSUNG 103<br />
a)<br />
Abbildung 8.5: Ablösung der Grenzschicht: Umströmung eines Körpers mit Ablösung<br />
(A = Ablösungpunkt).<br />
8.3 Grenzschichtablösung<br />
Ist längs der Kontur eines umströmten Körpers ein Gebiet mit Druckanstieg vorhanden,<br />
wie etwa hinter der größten Profildicke des ellipsenförmigen Körpers in Abbildung 8.5, so<br />
kann im allgemeinen die in der Grenzschicht abgebremste Flüssigkeit wegen ihrer geringeren<br />
kinetischen Energie nicht allzu weit in das Gebiet höheren Druckes eindringen. Sie weicht<br />
diesem dann seitlich aus (Abb. 8.6), löst sich dabei vom Körper ab und wird in das Innere<br />
der Strömung abgedrängt.<br />
Dabei wird es im allgemeinen vorkommen, dass in Wandnähe die Flüssigkeitsteilchen, dem<br />
Druckgradienten folgend, in umgekehrter Richtung strömen wie die Außenströmung. Als<br />
Ablösungspunkt definiert man die Grenze zwischen Vor- und Rückströmung der wandnächsten<br />
Schicht, also die Stelle ∂u/∂y| y=0 = 0:<br />
Die Entscheidung der Frage, ob und gegebenfalls wo Ablösung auftritt, erfordert die Integration<br />
der Grenzschichtgleichungen. Der Ablösungspunkt markiert die Stelle, bis zur welcher<br />
die Grenzschichtrechnung Gültigkeit hat, denn kurz hinter der Ablösungstelle wird die Reibungsschicht<br />
so dick, dass die Voraussetzung δ(x)/x ≤ 1 nicht mehr erfüllt ist.<br />
Bei stationärer Strömung kann Grenzschichtablösung nur in verzögerter Strömung (dp/dx > 0)<br />
eintreten und es lässt sich leicht zeigen, dass im Bereich verzögerter Außenströmung das<br />
Grenzschichtprofil einen Wendepunkt aufweisen muss.<br />
A<br />
A