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Coandă-effect
Der Coanda-Effekt entlang der Rückseite von a rostfreier StahlEsslöffel. Ein senkrecht fallender Wasserstrahl wird umgelenkt durch Adhäsion auf dem Löffel. Diese Haftung bietet a Zentripetalkraft, genau wie eine Bernoulli-Kraft zwischen den Schichten in der Flüssigkeit, die einen Druck gegen den Löffel ausübt (siehe Haupttext). Unten am stark gewölbten Löffelrand kann die Strömung der Löffeloberfläche um die Ecke nicht mehr folgen (oder die Strömungsgeschwindigkeit ist zu hoch) und die Schwere. Der Wasserstrahl löst den Löffel aus und zerfällt in Tropfen.
Animation des Coanda-Effekts einer Flüssigkeitsströmung an einer Kugel oder einem Zylinder vorbei.
Das russische Frachtflugzeug Antonov An-72/74 nutzt den Coanda-Effekt. Moskau, 2010

Es Coanda-Effekt (ebenfalls coandă-, Decke- oder Teekannen-Effekt) ist das Phänomen, dass eine Flüssigkeits- oder Gasströmung eine Kugel bildet (konvex) Fläche statt einer geraden Linie in der ursprünglichen Richtung. Reibungskräfte (Adhäsion) und der Bernoullics Gesetz Gib ein Zentripetalkraft dass die Grenzschicht der Flüssigkeit drückt gegen die konvexe Oberfläche, wenn die Krümmung und die Fließgeschwindigkeit nicht zu groß sind.[1][2]

Das Prinzip war Albert Metral benannt nach dem rumänisch Erfinder Henri Coandă. Er interessierte sich für das Phänomen, als a Prototyp-Flugzeug (das Coandă-1910), die er entwickelt hatte, durch diesen Effekt stark geschädigt wurde.

Anwendungen

Der Coanda-Effekt hat wichtige Anwendungen in verschiedenen Bereichen, unter anderem in der Luftfahrt und im Vortrieb der Segel im Segelsport. Seit 2012 wird der Coanda-Effekt auch in Formel 1 um die Aerodynamik verbessern.[3] Der Coanda-Effekt kann de Auftriebskraft von Flugzeugen, wie beim russischen Polarfrachtflugzeug thevliegtuig Antonov An-72/74 (NATO-Berichtsname Coaler), mit zwei Turbolüfter Triebwerke oben auf dem Flügel statt darunter. Platten drücken den Gasstrom von den Motoren nach unten.[4]

Aussage

Flüssigkeiten

In Flüssigkeiten lässt sich der Coanda-Effekt weitgehend durch die Anziehung zwischen verschiedenen Molekülen erklären. Dieses intermolekularen Kräfte - speziell die Schwachen Van-der-Waals-Kräfte - zur Verfügung stellen Oberflächenspannung damit die Flüssigkeit auch an der Unterseite einer waagrechten Fläche haften bleibt. In diesem Fall trägt die Strömung der Flüssigkeit nicht zu dem Phänomen bei.

Teekannen-Effekt

Der Coanda-Effekt tritt auch beim Ausgießen einer Teekanne auf, wo es oft zu Verschütten kommt, wenn nicht schnell genug gegossen wird, der Teekannen-Effekt.[1] Der Wasserstrahl besteht aus Schichten, wobei die Schicht, die mit der Teekanne in Kontakt kommt, die höchste Geschwindigkeit hat. Das Bernoulli-Gesetz verursacht Druckunterschiede zwischen den Schichten mit Unterdruck an der Schicht, die mit der Teekanne in Kontakt steht. Diese wird daher gegen die Teekanne gepresst Die Haftung ist bei Keramik oder Glas hoch. Ein Wasserstrahl entlang einer Stange (Zylinder) oder eines Löffels folgt der Krümmung, wobei die Adhäsion am Objekt zusammen mit dem Bernoulli-Gesetz eine Zentripetalkraft erzeugt, die den Strahl gegen das Objekt drückt. Bei hoher Strahlgeschwindigkeit und zu starker Krümmung tritt kein Coanda-Effekt auf: Die Haftung hat keine Chance.

Gase

Bei Gasen hat die Erklärung jedoch nichts mit intermolekularer Anziehung zu tun. In diesem Fall ist der treibende Mechanismus der Druckabbau an der kugelförmigen (konvexen) Krümmung, wo die Strömungsgeschwindigkeit des Gases höher ist. (Siehe auch Flugzeugflügel und das Bernoulli-Gesetz.) Folglich reibt die Strömung an der Oberfläche und biegt sich.

Siehe auch

Verweise

  1. ↑ einb(NL) Akkermans, Jeroen (September 2019). Der Teekanneneffekt entwirrt. Niederländische Zeitschrift für Physik85 (9): 7.
  2. ↑(und) Jambon-Puillet, Etienne, Bouwhuis, W., Snoeijer, J.H., Bonn, Daniel (8. Mai 2019). Flüssigkeitshelix: Wie Kapillarstrahlen an vertikalen Zylindern haften. Physische Überprüfungsschreiben122 (18): 184501. DOI:10.1103/PhysRevLett.122.184501.
  3. ↑(und) Web.archive.org Formula1.com McLaren MP4-27 - Auspuffpositionierung 12. März 2012. Zugriff am 16.04.2020.
  4. ↑(und) Dutchops.com Antonov An-72 & An-74 "Coaler" Allgemeine Informationen. Zugriff am 16.04.2020.
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