Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

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