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Tragschrauber - Umströmung
Sprache   Deutsch Englisch

Die Umströmung eines Tragschraubers ist hier dargestellt, näherungsweise zweidimensional berechnet. Die Bilder sind mit einem 2D-Navier-Stokes-Solver errechnet worden:   für turbulente Anströmung gemäß dem k,ε-Turbulenzmodell, Geschwindigkeit 120 km/h in Luft bei 13 °C und 1 bar,   diskretisiert in 898 × 241 Punkte sowie mit den Randbedingungen:   Zuströmung links, Abströmung rechts, Rutschen oben und unten.

space space Ein Tragschrauber bzw. Gyrocopter fliegt über Bremen.

Ihr Browser unterstützt das Video-Tag nicht.   Sie können es unter   flying_gyrocopter_x264.mp4   abrufen.

  1. Die Datei Bildbereich.png wurde erzeugt mit Gnuplot und zeigt den Umriss des Tragschraubers im zugrundegelegten x,y-Koordinatensystem. Sie umfasst 974 × 326 Pixel, weil die Randflächen noch vorhanden sind;   die Farbtiefe beträgt 24 Bit.
  2. Die Datei Kontur-matrix.png wurde erzeugt mit Irfanview und Gimp ,   d.h. von Bildbereich.png wurden die Ränder abgeschnitten, eventuelle Reste wurden weiss überdeckt, die Hindernisfläche wurde schwarz gefüllt, die Farbtiefe auf 1 Bit s/w reduziert. Die Bilddatei umfasst 898 × 241 Pixel. Das Bild muss jetzt senkrecht gespiegelt und unter dem gleichen Namen abgespeichert werden.
  3. Mit XV wurde Kontur-matrix.png als Kontur-matrix.xpm   s/w abgespeichert.
  4. Die Datei Kontur-matrix.xpm wird in einen großen Editor, z.B. Kate , geladen und als Kontur-matrix.txt abgespeichert. Alle Markierungen ausserhalb der Matrix werden gelöscht. Es gibt jetzt nur noch die Zeichen
    #
    für Fluid und
    .
    für Hindernis,   insgesamt 241 Zeilen und 898 Spalten.
  5. Mit dem Editor Kate werden alle Zeichen
    .
    in
    0+Leerzeichen
    und
    #
    in
    1+Leerzeichen
    geändert. Kontur-matrix01.txt hat 241 Zeilen und 1796 Spalten;  
    1
    steht für Fluid und
    0
    für Hindernis,   jeweils getrennt durch Leerzeichen.
  6. Mit dem Editor Kate werden in Kontur-matrix01.txt alle
    1
    in
    16
    geändert.   Die Datei wird als tragschrauber.flag abgespeichert und ist Eingabedatei für die weitere Berechnung.
  7. Mit den ersten Rechenläufen zeigte sich, dass tragschrauber.flag noch insgesamt sieben unerlaubte Hinderniszellen enthält, die beseitigt werden müssen, entweder durch Löschen der Zelle oder Erweitern des Hindernisses. Mit Kate können jeweils alle
    16
    in
    I
    geändert werden, die unerlaubte Zelle korigiert werden, dann wieder alle
    I
    in
    16
    für die neue Flagdatei umgewandelt werden.
  8. Möchte man den Hindernisbereich kontrollieren, dann empfiehlt es sich in tragschrauber.flag alle
    16
    in Leerzeichen zu ändern und die Datei als tragschrauber.flag1 abzuspeichern. Mit
    a2ps -l500 -o file.ps tragschrauber.flag1
    entsteht file.ps ,   der mit Gimp und 600 Pixel/in importiert und als flagfile.png abgespeichert werden kann;   die Hinderniszellen sind als
    0
    auf weissem Hintergrund zu sehen.
space
space Die Stromlinien wurden in Zeitintervallen von ΔT* = 0,5 , d.h. ΔT = ΔT* · L / c = 0,126s berechnet und als Video zusammengestellt. Die Ausbildung der Kármánschen Wirbelstraße ist zu sehen.

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