Het wapperen van een vlag (numeriek bekeken)
Uit een eenvoudig experiment blijkt dat een vlag
in een zachte bries min of meer stil hangt, terwijl hij gaat
wapperen als de windsnelheid toeneemt.
|
|
| zachte bries | hogere windsnelheid |
Dit experiment laat zien dat de stroming langs de vlag van karakter
verandert. De rustige stroming wordt een laminaire stroming genoemd
en is redelijk goed voorspelbaar en berekenbaar. Bij een snelle
luchtstroming wordt de stroming turbulent. Tot op heden is het niet
mogelijk om turbulente stromingen, die optreden bij alledaagse
gebeurtenissen (luchtweerstand auto, vliegeigenschappen van een
vliegtuig), met de computer door te rekenen.
Hieronder zien we de stroming rond een cylinder voor verschillende
snelheden.
De stroming voor een lage snelheid.
De stroming voor een hoge snelheid.
Klik op het plaatje om een video van de stroming te zien.
Deze stromingen zijn berekend met
een software pakket ontwikkeld bij
de faculteit Technische Wiskunde en Informatica
van de TU Delft. Met opzet is alleen de stroming om een cylinder
bekeken. De vlag is weggelaten omdat dit de berekening behoorlijk
zou vertragen. De stroming, die we zien is nog laminair, maar is
een tussenstap op weg naar een volledig turbulente stroming.
Ook in de berekende stroming zien we dat bij een lage snelheid
de stroming niet verandert in de tijd en lijkt op
de stroming langs een vlag in een zachte bries.
Als de snelheid opgevoerd wordt blijkt dat de stroming hetzelfde
blijft, dit lijkt in tegenspraak met de werkelijkheid. Als er
echter een kleine verstoring in de stroming voor de cylinder
aangebracht wordt, krijgen we
een stroming met wervels (zoals
getoond in de video). We zien dat het probleem nu meer dan een
oplossing heeft: een instabiele stationaire stroming en een
stabiele instationaire stroming.
Contact informatie:
Kees
Vuik
Terug naar de
numerieke wiskunde introductie of de
home page
van Kees Vuik.
Laatst aangepast op 26-05-2000 door Kees Vuik