Die Windkanal - Theorie


Die Automobilindustrie informiert! Die Windkanal - Theorie

 


Man kennt die Witze wie "Dein Auto ist so windschnittig wie eine Schrankwand". Was Laien damit sagen möchten, nennt der Wissenschaftler CW-Wert. Genauer gestagt: Strömungswiderstandskoeffizient. Dieser Koeffizient ist ein relatives Maß für den Strömungswiderstand eines von einem Gas umströmten Körpers im Vergleich zu dem Widerstand, den ein anderer Körper gleicher Querschnittsfläche, aber anderer Form erfährt. Auf weitere Details wollen wir an dieser Stelle nicht eingehen. Diese sind beim Großteil unserer Leser bekannt und für die, die intellektuell am Limit segeln, verweisen wir auf diesen Link.

Viel interessanter ist die Frage, wie man diesen Wert einfach selbst bestimmen kann. Renomierte Wissenschafter aus New York (USA) und aus Chemnitz (Deutschland), die auf diesem Gebiet mehrere Publikationen im Umlauf gebracht haben (siehe dieser Link), sind nach nun mehr 10 Jahren Forschungsarbeit und 10 Mio. US-Dollar Etat zu folgendem Ergebniss gekommen:


Die Windkanal - Theorie für den Anwendungsfall Auto.

Vorgehensweise zur Bestimmung des Cw-Wertes für ein Auto:
Man fährt mit einem vorzugsweise seinem Auto eine frei wählbare Strasse. Das Ergebnis wird natürlich genauer, wenn man den König der Strecken, die Autobahn fährt. Vor Fahrantritt merkt man sich die Zeit (Zeitpunkt t1). Dann fährt man völlig normal, solange wie man will (das Ergebnis wird natürlich genauer, je länger man fährt). Irgendwann hält man dann wieder an zum Zeitpunkt t2. Dabei gilt t2=t1+delta-t. Für delta-t größer gleich 1h kommt das Ergebnis den Angaben des Auto-Herstellers sehr nahe.

Nach dem man dann angehalten hat, nimmt man ein quadratischen Ausschnitt der Windschutzscheibe, ausgehend von der Mitte und zählt alle toten Insekten innerhalb dieses Ausschnittes (Die Tiere dürfen nur gezählt werden, wenn sie wirklich tot, vorzugsweise nicht mehr als Insekt zu erkennen sind!). Natürlich dürfen nur Tierreste gezählt werden, die von dieser einen Fahrt sind. Falls ein Tier mehrere Flecken machen sollte, zählen diese nur einmal. Dann nimmt man Zettel, Bleistift und Taschenrechner und errechnet den Cw-Wert des Auto´s aus. Dazu werden folgende Eingangsgrößen benötigt. Hier gleich mit Testwerten versehen.

Gegebene Werte:
  • (L) Kantenlänge des Ausschnittes in cm
  • (I) Anzahl Tote Insekten innerhalb des Ausschnittes
  • (D) Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h
  • (F) Fahrtzeit in h

Die Werte haben den Forschungsergebnissen nach folgenden Einfluss:

  • Kantenlänge des Ausschnittes: Grundlage für das Leichen/Flächen Verhältnis
  • Anzahl Tote Insekten innerhalb des Ausschnittes: je mehr Leichen auf der Fläche, je schlechter der Wert
  • Durchschnittsgeschwindigkeit: je höher die Geschwindigkeit, umso niedriger der Wert bei gleichem Leichen/Flächen Verhältnis
  • Fahrzeit: Ausgleichsparameter für die Umgebung der Fahrtstrecke (Windrichtung, Tageslicht, etc.) und Populationsdichte der Insekten in Höhe der Windschutzscheibe im durchfahrenen Gebiet.

 

Um den Parameter "Fahrzeit" genauer zu untersuchen, wurden bereits bei der EU neue Fördermittel beantragt. Falls Sie sich auch an der Forschung beteiligen möchten, überweisen Sie Beträge ab 50 Euro auf das Kto: 234 927 34 Blz: 666 666 6600 bei der Bayrischen Hypo-Frauenbank (HFB).
Und für die, die es schon vergessen haben, hier die Formel:

 

CW = (I/(L*L)) * (ln(D)*F)

 

Zur Erklärung:
Man rechnet die Anzahl der Tiere durch die Quadratzentimeter (also die Todesfläche) und mulitpliziert dieses Verhältnis mit dem Produkt der beiden anderen Parameter. Wobei man auf die Durchschnittsgeschwindigkeit den natürlichen Logarithmus anwendet.