Kontrolle der Nichtlinearen Dynamik von Strömungsgrenzschichten - Anwendung bei Schiffen

Das Ablösen von Wirbeln an umströmten Körpern bzw. das Verständnis der körpernahen Strömungsgrenzschicht sind ein altes Problem der Strömungsforschung von offensichtlich großer praktischer Bedeutung. Der hochgradig nichtlineare Charakter dieser Phänomene beschränkt heute und auf absehbare Zeit die Möglichkeit einer direkten numerischen Simulation auf relativ niedrige, für praktische Zwecke wenig relevante Reynolds-Zahlen.
Für den Fall, dass die strömende Flüssigkeit eine elektrische Leitfähigkeit wie die von Seewasser hat, wird im Verbundprojekt die Idee einer gezielten Grenzschichtkontrolle mittels geeigneter elektromagnetischer Felder untersucht. Durch wechselweise Anordnung von Permanentmagneten und Elektroden kann, entsprechende Stromzufuhr an den Elektroden voraussgesetzt, eine Volumenkraft erzeugt werden, die die Strömungsgrenzschicht vollständig kontrolliert. Experimentelle Ergebnisse von Umströmungsmessungen an einer ebenen Platte und einem Ruder, durchgeführt an der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt, zeigen eindeutig die starke elektromagnetische Kontrollmöglichkeit, die sich u. a. in einem erheblich reduzierten Strömungswiderstand oder einer Unterdrückung der Wirbelablösung niederschlägt. Die ernergetische Bilanz wird analysiert. Das Anwendungspotential im Schiffbau dieser relativ universell einsetzbaren Möglichkeit zur Strömungskontrolle wird aufgezeigt. Weiterführende, bisher nicht realisierte Varianten wie die Optimierung der Stromzufuhr oder der geometrischen Anordnung von Magneten und Elektroden werden diskutiert.