Neues Flügeldesign mit dynamisch verformbarem Flügelprofil.

[RetoF3X]

Navier Stokes für eine turbulente Strömung im Detail lösen zu wollen ist eine Sackgasse. Navier Stokes ist ein deterministischer Ansatz. Der muss in einem chaotischen System versagen. Das ist, wie zu versuchen, mit Hammer und Meissel aus dem Inhalt eines Kübels Wasser eine Skulptur zu formen.

Ist aber im Grunde egal, denn der Einzelfall in einem chaotischen System ist zufällig und entzieht sich damit der Vorhersage. Da hat ein kleinräumig passiv reagierendes System wie eine Ventilklappe durchaus seine Berechtigung. Wenn das aber als der heilige Gral und automatisch ideales Profil verkauft wird, dann kann der einschlägig Vorbelastete nur den Kopf schütteln.

Turbulenz ist quasi-chaotisch, es ist ein deterministischer Vorgang, allerdings erzeugen kleine Aenderungen in den Rand-und Anfangsbedingungen fuer massive Aenderungen der Loesung.

Und mach mir den Navier Stokes nicht so schlecht, der basiert auf first principles (kann jeder selbst herleiten, kein Hokus-Pokus) und die einzige Annahme die man dabei diskutieren kann, ist die des Kontinuums des Fluids. Das bricht aber erst in Nanofluidics zusammen, Turbulenz zerfaellt aber nur bis hinunter in die Mikrometer Skala.

Der Grund warum man in der Turbulenzforschung nicht weiter kommt mit den Navier Stokes ist der immense Rechenaufwand, da sehr fein in Zeit und Raum diskretisiert werden muss. Eine Sekunde instationaere Stroemung um ein kleines Flugzeug braucht ~1000 Jahre Rechenzeit auf dem besten Supercomputer, unter der Annahme das jedes halbes Jahr die Rechenleistung verdoppelt werden koennte.

Daher kann man full Navier Stokes numerisch nur fuer kleine Volumen und Zeitskalen rechnen. Haut aber teilweise recht gut hin. Und ein Glaubenskrieg ist die Wissenschaft nicht. Wir kennen die Begrenzungen unserer Modelle und wissen das es nur Approximationen der Realitaet sind. In gewissen Gebieten der Physik haut Theorie und Praxis super hin, andere sind halt ein Alptraum (Thermodynamik, teile der Stroemungslehre, usw.).
Ich bin von der Fluiddynamik in dei Optik gewechselt und bin total Gluecklich. Keine nichtlinearen Transport-terme wie in Navier Stokes, daher kein Aerger.

Viele Gruesse:
Reto

 

[MarkusN]

Der Grund warum man in der Turbulenzforschung nicht weiter kommt mit den Navier Stokes ist der immense Rechenaufwand, da sehr fein in Zeit und Raum diskretisiert werden muss. Eine Sekunde instationaere Stroemung um ein kleines Flugzeug braucht ~1000 Jahre Rechenzeit auf dem besten Supercomputer, unter der Annahme das jedes halbes Jahr die Rechenleistung verdoppelt werden koennte.

Und wenn man die Rechenkapazität hätte, dann wäre es immer noch ein chaotisches System. Das man stochastisch recht gut erfassen kann, aber den Einzelfall nicht. Jedenfalls nicht als Vorhersage.

Das ist nicht quasi-chaotisch, das ist chaotisch. Du wirst immer wieder an Gabelungspunkte kommen, die nicht determiniert genug sind, dass eine absolute Antwort möglich ist. Schmetterlingsflügel eben.

Ich finde in diesem Zusammenhang Einsteins Aussage zur Quantenmechanik herzig. Er hat ja die Wahrscheinlichkeitsbasierten Ansätze der QM abgelehnt mit der Aussage: "Gott würfelt nicht!" Was nichts anderes ist, als das Eingeständnis, dass bereits ein so deterministischer Vorgang wie der Wurf eines Würfels sich der Vorhersage durch die klassischen deterministischen Methoden der theoretischen Physik entzieht.