Abstract

Das Ziel des vorliegenden Beitrags ist ein Bericht, wie in Experimenten mit Schwimmern die Impulse mittels Sichtbarmachung der Umströmung unter nicht-stationären Bedingungen quantifiziert werden können. Die Experimente wurden mit einem Delfinschwimmer im Strömungskanal der University of Tsukuba/Japan (4,6 x 2,0 x 1,5 m) durchgeführt. Der Schwimmer führte die Schwänzelaktionen wie nach Starts und Wenden bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 m/s aus. Die Strömung wurde mit einer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen vor Jahrzehnten entwickelten Methode, Particle Image Velocimetry (PIV), untersucht. Die PIV-Methode erlaubt gleichzeitig die Visualisation des nicht-stationären Strömungsgeschehens sowie die Berechnung von Impulsgrößen. Dem strömenden Wasser wurden Nylon tracer particles (50 µm) zugefügt. Der Nachlauf wurde vertikal durch einen Nd-YAG Laser intermittierend beleuchtet. Vom seitlichen Fenster wurde mittels einer CCD Kamera eine sagitale Fläche gefilmt, wobei die Zeiten der Laserpulse und der Kameraverschlusszeiten synchronisiert wurden. Die Bilder wurden PC-gestützt verarbeitet. Dazu werden die räumlichen Veränderungen der Partikel mittels Kreuz-Korrelations-Analyse für aufeinander folgende Bilder (∆t = 1 ms) ermittelt und die Partikelgeschwindigkeit (u, v) sowie die Vorticity (w), repräsentiert Drehstärke und Drehsinn, berechnet; (u, v) und (w) werden mittels MATLAB software als „velocity-vorticity-map" ausgedruckt. Die wesentlichen Ergebnisse können dem vorliegenden Dokument entnommen werden. Aus dem Text (geändert)