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Wie berechnet man den Luftwiderstand der Luft?
Wenn sich Luft durch Luft bewegt, muss ja auch irgendwie Reibung entstehen, genauso wie immer Reibung entsteht, wenn sich etwas durch Luft, Wasser etc. bewegt. Wie sieht die Formel für den Strömungswiderstand von Luft in Luft aus? Wie groß ist dann z.B. der Widerstandsfaktor cw. Die Formel für den Luftwiderstand allgemein ist ja F=(1/2)*cw*Dichte Luft*A*v^2, aber wie sieht dann cw bei Luft aus. Dass auch bei Luft Luftwiderstand auftritt, merkt man z.B. bei einem Ventilator. Der kühlende "Wind" des Ventilators reicht nicht durch das ganze Zimmer, er schwächt ab, bis er irgendwann nicht mehr zu spüren ist. Wie kann man nun auch z.B. den Energieverbrauch des Ventilators bei bestimmter "Windgeschwindigkeit" erreichnen, da dieser ja auch von dem Luftwiderstand abhängt. Gibt es da vielleicht auch eine andere Formel.
Der Wind hier auf der Erde braucht ja auch Energie in Form von Unterschieden zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten ausgelöst durch die Energie der Sonne, da auch der Wind Reibungsenergie verliert und diese nachgeliefert bekommen muss (von der Sonne). Kann man diese Energie irgendwie berechnen?
Danke!!!!!!!!!!!!!
2 Antworten
- KNLv 7vor 8 JahrenBeste Antwort
Man löst die Navier-Stokes-Gleichungen. Zum kompliziert zum Abtippem, hier der Link:
http://de.wikipedia.org/wiki/Navier-Stokes-Gleichu...
Die Gleichungen löst man numerisch mit Finite-Elementen Programmen. Analystisch ist das System leider nicht lösbar.
Für einfache Formen ist der cw-wert tabelliert. Dann kannst Du die Formel für den Luftwiderstand in eine Bewegunggleichung einsetzen und diese lösen, z.B. Fall eines Körper mit Luftwiderstand:
m x'' = m g - (1/2)*cw*Dichte Luft*A*x'²
Bei Dem Ventilatort Problem hast Du z.T. laminare, z.T. turbulente Strömungen. Beides kannst Du nicht mit eine cw-Wert abbilden. Die strömende Luft verbreitert ihren Querschnitt, somit ist A auch von den Strömungsbedingungen abhängig. Also doch Navier-Stokes lösen....
Was die Fragen zur Luaftbewegung angeht. Dazu sind ganze Lehrbücher geschrieben: http://www.amazon.de/s?ie=UTF8&field-keywords=einf... Sicher zuviel um das kurz hier darzustellen...
- Anonymvor 8 Jahren
Die Leistung eines Ventilators (oder Windrads) lässt sich noch relativ einfach über den von ihm erzeugten Massenstrom berechnen. Ist aber bezüglich der Randbedingungen auch nicht ganz trivial.
Was die andere Frage betrifft: der Wind schwächt sich genau genommen nicht ab, er verteilt sich nur über eine gröÃere Fläche :-). Energie kann ja bekanntlich nicht verlorengehen.
Wenn du die Kraft eines Luftstroms auf eine gedachte Fläche irgendwo im Raum berechnen willst (also analog zur Berechnung der Kraft auf die Stirnfläche eines Autos), dann musst du zuerst mal geeignete Systemgrenzen definieren und sinnvolle Annahmen treffen, was an diesen Grenzen passiert. Das ist aber alles Strömungslehre, was noch nie zu meinen Stärken gezählt hat.