Warum machen die beiden unterschiedlichen "Bodeneffekte", die von Flugzeugen und Autos verwendet werden, unter fast denselben Bedingungen entgegengesetzte Dinge?

Ich fand heraus, wie es kommt, dass der Bodeneffekt ein so unterschiedliches Ergebnis für Flügel und Autos hat? und: Ich darf als neuer Benutzer wegen einer seltsamen Regel nicht kommentieren, und ich weiß nicht genug, um die Frage zu beantworten, als ich im Internet gesucht habe, um die Antwort darauf zu finden.

Jeder erklärt, dass die beiden Arten von "Bodeneffekten" denselben Namen haben, aber zwei völlig unterschiedliche Phänomene sind, aber niemand scheint die Frage richtig beantwortet zu haben, zumindest kann ich das nicht verstehen. Es ist schön und gut zu sagen, dass es sich um unterschiedliche Effekte für unterschiedliche Zwecke handelt, aber das erklärt nicht, warum die beiden gegensätzlichen Effekte unter so ähnlichen Bedingungen auftreten. Ich habe ursprünglich nach der Antwort auf diese Frage ausschließlich im Zusammenhang mit dem Autodesign gesucht - warum der Autokontext-Bodeneffekt das Auto mit dem Venturi-Effekt nach unten saugt, aber ein vollständig tropfenförmiges Auto aus diesem Grund unpraktisch sein soll darunter ein anhebendes Luftkissen zu schaffen, obwohl jemand denken könnte, dass die Kurve zum Boden als Venturi wirken und das Auto nach unten saugen würde. Die Frage ist: "

Ich denke, die Antwort von aeroalias hat es irgendwie erklärt, aber nicht klar und direkt; Venturi-Effekt auftritt, bis das Venturi so extrem ist, dass die Strömung "erstickt" wird und der Venturi-Effekt aufhört zu wirken und Sie nur ein Luftpolster haben? Ist das die Antwort?

Bearbeiten: Dies könnte klarer machen, was ich frage, obwohl es hauptsächlich eine Umformulierung dessen ist, was ich bereits gefragt habe:

Warum bildet sich unter einem Auto kein Luftkissen (wie beim Flugzeug), wenn die Unterseite zum Boden hin gewölbt ist? Tritt der Venturi-Effekt auf, wenn die Kurve flach ist, aber ein Luftpolster entsteht, wenn sie steiler ist und die Strömung "gedrosselt" wird? Ich glaube, ich verstehe die grundlegende Theorie des Bodeneffekts von Autos, aber was verursacht den Bodeneffekt von Flugzeugen und welche Bedingungen bestimmen, ob eine Aufwärts- oder Abwärtskraft erzeugt wird?

"Alle erklären, dass die beiden Arten von "Bodeneffekten" denselben Namen haben, aber zwei völlig unterschiedliche Phänomene sind." Meine Antwort argumentiert, dass es sich um dasselbe Phänomen mit unterschiedlichen Ergebnissen handelt. Ich habe einen kleinen Absatz hinzugefügt, der den einzigen Unterschied zwischen den beiden deutlicher machen sollte, obwohl Peter Kampfs Antwort dort eine genauere Erklärung gibt.
@Sanchises, danke! Ihr hinzugefügter Absatz hat mir wirklich geholfen, die Ähnlichkeit zu verstehen
@Sanchises Entschuldigung. Ich denke, Ihre Antwort argumentierte anders als viele andere. Ihre Antwort lautet also im Grunde, dass ein geschlossener Bereich über dem Boden verhindert, dass Luft ersetzt wird oder entweicht, wenn sie angesaugt oder hineingedrückt wird? In einem Saugwagen wie einem Chaparral 2J können Sie also einen niedrigen Druck darunter halten, aber in einem Hovercraft können Sie einen hohen Druck darunter halten, um es schweben zu lassen? Ich denke, ich verstehe das nicht, obwohl ich auch denke, dass dies von der allgemein akzeptierten Auswirkung des "Bodeneffekts" sowohl für die Luftfahrt als auch für Autos abweicht, bei denen es nicht um versiegelte Bereiche oder aktives Saugen geht.
Sie sagen "versiegelt", aber keiner der Fälle ist tatsächlich versiegelt. Der Bodeneffekt nimmt bei kleineren Lücken sehr schnell zu, daher habe ich extreme Beispiele verwendet, um ein intuitives Gefühl für die zugrunde liegende Physik zu vermitteln. Letztendlich geht es darum, eine Barriere zu schaffen, damit Sie weniger nach unten gerichtete Luftströmung (= kinetische Energie, die durch den Abwind 'verloren' geht) benötigen, um den gleichen Auftrieb zu erzeugen. Für riesige Flügel ist der Boden mehr als genug; für Autos ist ein kleinerer Spalt erforderlich.

Antworten (3)

Venturi-Effekt auftritt, bis das Venturi so extrem ist, dass die Strömung "erstickt" wird und der Venturi-Effekt aufhört zu wirken und Sie nur ein Luftpolster haben? Ist das die Antwort?

Nein. Keine Antwort auf Ihre verknüpfte Frage spricht überhaupt über den Venturi-Effekt!

Im Flugzeugfall befindet sich der Flügel noch weit genug über dem Boden, es gibt überhaupt keinen signifikanten Venturi-Effekt. Das Druckfeld um den Flügel herum ist immer noch ähnlich wie im freien Flug, aber da die Luft nicht hinter dem Flügel nach unten strömen kann, wird der effektive Anstellwinkel verringert, was den induzierten Widerstand verringert. Es erhöht nicht einmal den Auftrieb allzu sehr, die Verringerung des Luftwiderstands ist der wichtigste Effekt.

Beim Auto ist der Boden des Autos viel näher am Boden, aber der Venturi-Effekt ist immer noch nicht der Hauptteil. Die Unterseite des Autos fungiert als umgekehrter Flügel, der Auftrieb erzeugt. Der Boden verhindert in diesem Fall erneut den Aufwind, diesmal indem er verhindert, dass andere Luft einströmt, und dies verringert wiederum den induzierten Widerstand. Der Punkt ist wieder nicht, mehr Kraft zu erzeugen, der Punkt ist, die Kraft mit weniger Luftwiderstand zu erzeugen, damit das Auto mit demselben Motor schneller fahren kann (die meisten Rennklassen sind durch Motorleistung oder Zylindervolumen begrenzt).

Beachten Sie auch, dass der Venturi-Effekt immer nach unten wäre, wenn es also wahr wäre, dass der Venturi-Effekt zunimmt, bis er „erstickt“, würde er das Flugzeug (das die Flügel höher hat, also definitiv kein Ersticken) nach unten ziehen und möglicherweise (je nachdem, ob es würde unter dem Auto erstickt werden) das Auto nach oben schieben, das Gegenteil von dem, was beobachtet wird.

Hmmm ... wie kommt es dann, dass oft gesagt wird, dass der Bodeneffekt für Rennwagen X gleich Y kg ist? Ja, schätze, es sollte in erster Linie N sein, aber wie auch immer, es wird oft in Hunderten von Kilogramm gemessen.
Vielen Dank für die Antwort! Ich denke, ich muss mich etwas mehr über Aerodynamik informieren, um das meiste von dem zu verstehen, was Sie meinen.
@ Jpe61, ich vermute stark, dass dies nur eine schlampige Formulierung ist, die die Abwärtskraft als "Bodeneffekt" bezeichnet, obwohl es sich tatsächlich nur um einen Abwärtshub handelt und der Boden es nur zulässt, ihn mit viel weniger Luftwiderstand zu erzeugen.
Ja, könnte sein. Schließlich sprechen wir hier von einer Industrie, die Geräte zur Erzeugung von Abwärtsauftrieb als „Spoiler“ 😃 bezeichnet
@JanHudec Strömungsdrosselung ist ein Problem bei allen geleiteten Luftströmen, und dazu gehören sowohl Venturi-Kanäle als auch die Unterseiten von Autos. Wenn es in einem Turbojet-Einlass passiert, "schwallt" der Motor. Wenn es im Kühlkanal eines Motors oder dessen Kühler passiert, überhitzt der Motor. Wenn es unter einem Auto passiert, wird die Lenkung plötzlich furchtbar schwergängig!

Es stimmt, dass sowohl ein Tragflügel als auch ein schnelles Auto stromlinienförmige und gewölbte Profile haben.

Ein fliegender Flügel erzeugt darunter eine Hochdruckwelle, die das Flugzeug stützt. Diese Welle wandert zum Boden und wird dort reflektiert. Normalerweise läuft die Reflexion weit hinter dem Flugzeug nach, aber sehr tief unten kann sie den Flügel beeinflussen und den Auftrieb verstärken. Das ist Bodeneffekt.

Als stromlinienförmige Autos erstmals hohe Geschwindigkeiten erreichten, war die Wirkung ähnlich wie bei einem Flügel; Darunter entstand eine Hochdruckwelle, die von der Fahrbahn zurückgeworfen wurde, die Lenkung wurde deutlich leichter und die Haftung der Reifen auf der Fahrbahn drastisch gelockert. Letztendlich konnten mehrere Reflexionen zwischen Boden und Chassis einen so massiven Druckaufbau oder eine Druckwand verursachen, dass die Strömung erstickt wurde und der Luftwiderstand steil anstieg.

Frühe Versuche, diesen unerwünschten Nebenwirkungen entgegenzuwirken, umfassten umgedrehte Tragflächen an Nase und Heck. Aber es war nie eine gute Lösung, zerbrechliche Palliativmittel anzusetzen.

Autokonstrukteure wandten sich dem Lehrbuch des Windkanals und der Aerodynamik zu und entdeckten dort den Venturi-Effekt. Durch die Gestaltung der Unterseite als Venturi-Rohr und die Vermeidung von Strömungsdrosselungen wurde das gesamte Fahrzeug zum auf dem Kopf stehenden Flügel.

In dieser Hinsicht gibt es eigentlich keinen Unterschied zwischen der Oberseite eines Flügels und der Wand eines Venturi-Rohrs, tatsächlich kann es manchmal hilfreich sein, sich einen Flügel als ein halbes Venturi vorzustellen oder umgekehrt. Beide erzeugen über den Bernoulli-Effekt die gleiche horizontale Strömungsbeschleunigung und orthogonalen Sog. Der Trick bei schnellen Autos besteht darin, die Unterseite härter arbeiten zu lassen als die Oberseite und das Venturi sorgfältig zu profilieren, um die scharfen Querschnittsabnahmen zu vermeiden, die eine Strömungsdrosselung verursachen.

Das einzige Problem, das dann übrig blieb, war, die Federung zu härten, damit sie bei Höchstgeschwindigkeit nicht durchschlägt.

Was passiert also, wenn ich eine flache Platte in einem Anstellwinkel habe, wenn sie sich dem Boden nähert? Wird es das Flugzeug "stützen" und nach oben drücken oder "als Venturi fungieren" und es nach unten saugen?
Wäre ein interessantes Experiment. Meine Vermutung ist, dass bei niedrigem AoA der Auftrieb aufgrund des Sogs abnehmen würde, aber bei hohem AoA die Strömung drosseln und der Auftrieb zunehmen würde. Aber ich könnte mich irren. Dafür sind Windkanäle da.
Windkanäle erklären nicht, warum etwas passiert :)
@ROIMaison Du hast nicht gefragt warum, du hast gefragt was. Dafür sind Windkanäle in der Tat da. Können Sie sich bitte an die Kommentare zur Hauptantwort halten.
Ich darf jetzt anscheinend kommentieren. Danke schön. Ich denke, dies ist die Antwort, die die Frage am besten beantwortet. Ich glaube, ich muss noch ein bisschen mehr lernen, um zu verstehen, wovon Jan Hudec spricht. Es handelt sich also doch um einen Venturi-Effekt, aber nur, wenn der Anstellwinkel flach genug ist? Ich verstehe auch nicht ganz, wie ein Flügel wie ein Venturi ist? Ich dachte, ein Flügel ist ein grundlegendes Gerät, das Druck darunter erzeugt, indem es Luft nach vorne drückt (wenn die Vorderseite höher als hinten ist) oder Druck oben und damit Abtrieb erzeugt, indem es die Luft nach oben drückt (wenn die Vorderseite niedriger ist)?
@ElliottSavva Ein effizientes Strömungsprofil erzeugt sowohl einen niedrigen Druck oben als auch einen hohen Druck unten. Sowohl die obere Oberfläche eines Flügels als auch ein Venturi-Kanal schränken den Weg der Luft ein, sodass sie beschleunigt werden muss, um die Massenstromrate beizubehalten, und nach dem Bernoulli-Prinzip verursacht dies einen Druckabfall. Flache Teller sind eine Ablenkung, achten Sie nicht darauf. Wenn Sie Diagramme benötigen, stellen Sie eine neue Frage, damit ausreichend Platz für die Beantwortung vorhanden ist. (Wenn Ihnen die Hauptantwort gefällt, sollte ein graues Häkchen vorhanden sein, auf das Sie klicken können, um es anzuzeigen.)
@ GuyInchbald Ah, ich habe vorher offensichtlich nicht richtig verstanden, wie ein Flügel funktioniert. Also beschleunigen sie passiv die Luft oben mehr als unten? Ich habe mir neulich einen Film angesehen und jemand hat darin über Flügel und das Bernoulli-Prinzip gesprochen und etwas damit zu tun, dass die Oberseite mehr Oberfläche hat als die Unterseite. Hat das was damit zu tun? Ich nehme an, das bedeutet, dass oben mehr Abweichung von einer flachen Linie als unten vorhanden ist und sich die Luft schneller bewegen muss, vorausgesetzt, die gleiche Luftmasse geht über die Oberseite wie darunter und nicht mehr?
@ElliottSavva Der Wikipedia-Artikel über Lift ist einen Blick wert. Es ist stellenweise etwas schwammig und schlecht strukturiert, aber im Grunde richtig. en.wikipedia.org/wiki/Lift_(force)
@GuyInchbald Danke. Ich werde das überprüfen.

Der Flügel eines Flugzeugs ist so konstruiert, dass er beim Fliegen im Freien Auftrieb erzeugt. Es erzeugt weniger Luftwiderstand, wenn es ungefähr drei Meter über dem Boden fliegt, da eine "Luftblase" zwischen der Unterseite des Flügels und der Bodenoberfläche eingeklemmt wird und dies hilft, den Flügel zu stützen. Dies wird bei Flugzeugen als "Bodeneffekt" bezeichnet .

Sie möchten, dass ein schnelles Auto am Boden bleibt und sich NICHT in ein Flugzeug verwandelt, und aus diesem Grund ist die Karosserie des Autos so konstruiert, dass sie wie ein umgedrehter Flugzeugflügel funktioniert und dabei immer nur ein paar Zentimeter über dem Boden " fliegt". es erzeugt Abtrieb statt Auftrieb . Um Abtrieb zu erzeugen, während es fast den Boden berührt, müssen aerodynamische Merkmale verwendet werden, die nicht sehr wie Flügel aussehen, und die Flüssigkeitsströmungseigenschaften, die sie ausnutzen, sind als „Bodeneffekt“ für Autos bekannt .

Aber warum bildet sich unter einem Auto kein Luftpolster (wie beim Flugzeug), wenn die Unterseite zum Boden hin gewölbt ist? Tritt bei flacher Kurve der Venturi-Effekt auf, bei steilerer Kurve bildet sich ein Luftpolster? Ich glaube, ich verstehe die grundlegende Theorie des Bodeneffekts von Autos, aber was verursacht den Bodeneffekt von Flugzeugen und welche Bedingungen bestimmen, ob eine Aufwärts- oder Abwärtskraft erzeugt wird?
@ElliottSavva, die Unterseite eines Autos ist nicht zum Boden hin gekrümmt, sondern leicht davon weg gekrümmt.
@PeterKämpf, was ich meinte, war genau das, was du gesagt hast, sorry für meine schlechte Formulierung, werde den Kommentar löschen.
@JanHudec Das habe ich immer angenommen, da das mehr Volumen und weniger Druck bedeuten würde, aber nach dem Venturi-Effekt / Bernoulli-Prinzip, wie ich es verstehe, würde das den Druck auf die Unterseite des Autos erhöhen, da die Energie die drückt Luft entlang würde auf die innere Energie des Gases übertragen (um das Gas zu verlangsamen, wenn die Breite des "Rohrs" erhöht wird), wodurch Druck und Temperatur erhöht werden? Was vermisse ich? Ich höre viel über Hochleistungsautos wie Mclaren F1 und Jaguar XJ220, die so geformt sind, dass sie die Luft darunter beschleunigen.
@ElliottSavva, weniger Volumen => höhere Geschwindigkeit => niedrigerer Druck (da innere Energie aufgrund von Druck in kinetische Energie umgewandelt wird). Dies ist allerdings nur relevant, wenn die Flächen sehr nahe beieinander liegen. Der andere Teil des Effekts zwingt die Luft, sich nach oben zu krümmen – genau wie Flügel die Luft nach unten krümmen – was den Druck durch Erhaltung des Impulses verringert (es braucht Aufwärtskraft, um die Luftrichtung zu ändern). Dies ist bei jedem Abstand zwischen den Oberflächen relevant, oder sogar ohne zweite Oberfläche, nur wenn die andere Oberfläche nahe beieinander liegt, wird der Widerstand von ihr reduziert.
@JanHudec Okay, musst du dich also nicht zum Boden krümmen, um die Lautstärke zu verringern? Danke auch für die Erklärung zur Aufwärtsbewegung.
Warum machen die beiden unterschiedlichen "Bodeneffekte", die von Flugzeugen und Autos verwendet werden, unter fast denselben Bedingungen entgegengesetzte Dinge?
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