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[[Datei:Airplane vortex edit.jpg|mini|[[Wirbelschleppe]], ein aerodynamischer Effekt]]
'''Aerodynamik''' (von {{grcS|ἀήρ|aēr|de=[[Luft]]}} und {{lang|grc|δύναµις|dynamis|de=[[Kraft]]}}) ist Teil der [[Fluiddynamik]] ([[Strömungslehre]]) und beschreibt das Verhalten von Körpern in Luft oder [[Kompressibilität|kompressiblen]] [[Gas]]en, bei letzteren spricht man auch von [[Gasdynamik]]. Das zweite Teilgebiet der Fluiddynamik, die [[Hydrodynamik]], behandelt dagegen [[Flüssigkeit]]en.

Die Aerodynamik beschreibt die Kräfte, wie den [[dynamischer Auftrieb|dynamischen Auftrieb]], die es beispielsweise [[Flugzeug]]en ermöglichen, zu [[Fliegen (Fortbewegung)|fliegen]] oder [[Segelschiff]]en, mit Hilfe des Windes durchs Wasser zu [[segeln]]. Viele weitere Bereiche der Technik, wie zum Beispiel das [[Bauingenieurwesen]] oder der [[Fahrzeugbau]], müssen sich mit der Aerodynamik auseinandersetzen.

== Spezialgebiete ==
Die Aerodynamik ist ein Untergebiet der [[Strömungslehre]] (auch Fluiddynamik) und enthält mehrere Spezialbereiche, die sich auf verschiedene Schwerpunkte spezialisiert haben:
* Tragflügeltheorie: Bewegungen eines Flügels in dichtem Gas
* Raumfahrtaerodynamik: Dieses Gebiet befasst sich mit der Aerodynamik bei Flug und Wiedereintritt von Raumflugkörpern
* Überschallaerodynamik: Flugkörper, die sich [[Überschallflug|schneller als der Schall]] bewegen (Mach 1 bis Mach 3)
* Hyperschallaerodynamik: Flugkörper, die sich mit [[Hyperschallgeschwindigkeit|sehr hoher Geschwindigkeit]] in dichten Gasen bewegen (Mach 3+)
* [[Grenzschichttheorie]]: Es wird die eng anliegende Schicht im Nahbereich um Körper herum betrachtet
* Aerodynamik der [[Turbine]]n und der [[Windturbine]]n
* [[Physik des Segelns]]: Bei der Konstruktion eines Segelschiffes müssen die Strömungsverhältnisse um das Segel und die [[Hydrodynamik]] des Rumpfes bedacht werden.

== Theoretische Modelle ==
[[Datei:Flow around a wing.gif|mini|Strömung um einen Tragflügel. Diese inkompressible Strömung genügt den Euler-Gleichungen.]]

Das umfassendste [[Mathematisches Modell|Modell]] sind die [[Navier-Stokes-Gleichungen]]. Es handelt sich hierbei um ein System von nichtlinearen [[Partielle Differentialgleichung|partiellen Differentialgleichungen]] 2. Ordnung, die ein [[newtonsches Fluid]] komplett beschreiben. Insbesondere sind auch Turbulenz und die [[hydrodynamische Grenzschicht]] enthalten.

Ein einfacheres Modell sind die [[Eulersche Gleichungen (Strömungsmechanik)|Euler-Gleichungen]], die aufgrund der vernachlässigten Reibung die Grenzschicht nicht abbilden und auch keine Turbulenz enthalten, womit beispielsweise ein [[Strömungsabriss]] nicht über dieses Modell simuliert werden kann. Dafür sind wesentlich gröbere Gitter geeignet, um die Gleichungen sinnvoll zu lösen. Für diejenigen Teile der Strömung, in denen die Grenzschicht keine wesentliche Rolle spielt, sind die Euler-Gleichungen daher sehr gut geeignet.

Die [[Geschwindigkeitspotential|Potentialgleichungen]] schließlich sind vor allem nützlich, wenn grobe Vorhersagen gemacht werden sollen. Bei ihnen wird die [[Entropie (Thermodynamik)|Entropie]] als konstant vorausgesetzt, was bedeutet, dass keine starken Schockwellen auftreten können, da an diesen die Entropie sogar unstetig ist.

== Anwendung ==
Heutzutage findet die aerodynamische Auslegung von Flug- und Fahrzeugen überwiegend am Computer statt. Von großer Bedeutung ist die [[numerische Strömungssimulation]] (CFD), bei der durch computergestützte Verfahren mit entsprechendem Rechenaufwand gute Näherungen für reale Strömungsvorgänge erzielt werden können. Für viele Anwendungen sind aufgrund der Komplexität der auftretenden Phänomene [[Messung]]en in [[Windkanal|Windkanälen]] notwendig, um die Auslegung zu verifizieren.

== Literatur ==
* Cameron Tropea: ''Aerodynamik I & II. Forschungsberichte Strömungslehre und Aerodynamik.'' Shaker, Aachen 2004, ISBN 3-8322-3255-9.
* Reinhard Kutter: ''Flugzeug Aerodynamik. Technische Lösungen und struktureller Aufbau.'' Motorbuch, Stuttgart 1990, ISBN 3-87943-956-7.
* Czesław A. Marchaj: ''Aerodynamik und Hydrodynamik des Segelns.'' [[Delius Klasing Verlag|Delius Klasing]], Bielefeld 1991, ISBN 3-7688-0729-0.
* [[Theodore von Kármán]]: ''Aerodynamik. Ausgewählte Themen im Lichte der historischen Entwicklung.'' Interavia, Genf 1956.
* [[Ludwig Prandtl]]: ''Vier Abhandlungen zur Hydrodynamik und Aerodynamik.'' Selbstverlag der Aerodynamischen Versuchsanstalt, Göttingen 1944.
* John D. Anderson: ''A history of aerodynamics – and its impact on flying machines.'' Cambridge University Press, Cambridge 2000, ISBN 0-521-45435-2.
* Rose McCallen: ''The aerodynamics of heavy vehicles – trucks, buses, and trains.'' Springer, Berlin 2004, ISBN 978-3-540-22088-6.
* J. Gordon Leishman: ''Principles of helicopter aerodynamics.'' [[Cambridge University Press]], Cambridge 2000, ISBN 0-521-66060-2.
* John D. Anderson: ''Fundamentals of aerodynamics.'' McGraw-Hill, Boston 2007, ISBN 978-0-07-125408-3.
* John J. Bertin, Russell M. Cummings: ''Aerodynamics for engineers.'' Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River (NJ) 2009, ISBN 978-0-13-235521-6.
* Alois P. Schaffarczyk: ''Introduction to Wind Turbine Aerodynamics.'' Springer, Berlin 2014, ISBN 978-3-642-36408-2.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Aerodynamics|Aerodynamik}}
{{Wiktionary}}
* [https://www.dlr.de/as/ DLR Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik]
* [http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/bga.html NASA, Willkommen beim Anfängerkurs für Aerodynamik] (englisch)
* [http://sites.google.com/site/aerodynamics4students/table-of-contents Aerodynamik für Studenten] (englisch)
* RWTH Aachen, [https://www.aia.rwth-aachen.de/vluebfiles/vlueb/lecture_materials/19/link/Vorlesung.pdf ''Fahrzeug- und Windradaerodynamik''] (Vorlesungsskript; PDF, 29,5 MB)

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[[Kategorie:Aerodynamik| ]]
[[Kategorie:Ingenieurwissenschaftliches Fachgebiet]]

Aerodynamik - Versionsgeschichte

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