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Die Umströmung eines Flugzeuges wird durch die so genannten kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen beschrieben. Diese Gleichungen beschreiben im Wesentlichen die Gesamtbilanz für die Masse, den Impuls und die Energie der Umströmung und berücksichtigen dabei Effekte wie Reibung, Ablösung und Turbulenz.
Die Frage nach der Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen der Navier-Stokes Gleichungen ist eines der sieben Millennium Probleme. Auf die Lösung dieser Probleme ist jeweils ein Preisgeld von 1.000.000 Dollar ausgesetzt!
Nichtsdestotrotz kann man heutzutage mit Hilfe des Computers Näherungslösungen für die Navier-Stokes Gleichungen berechnen und somit die aerodynamischen Kennzahlen, wie zum Beispiel den Auftrieb oder den Widerstand, von Flugzeugen bestimmen.
Das Bild zeigt das Ergebnis einer solchen Strömungssimulation mit dem Computer an einem Airbus A380. Am Rumpf ist die Druckverteilung während des Fluges zu erkennen, an der rechten Tragfläche die Strömungsverteilung. Die linke Tragfläche zeigt ein so genanntes Rechengitter, das als Simulationsgrundlage dient.
Im Vortrag „Warum fliegen Flugzeuge und wie optimiert man sie?“ von Prof. Nicolas Gauger könnt Ihr mehr erfahren.