Dienstag, 4. Februar 2014

Ludwig Prandtl

* 4. Februar 1875 in Freising
† 15. August 1953 in Göttingen

Deutscher Ingenieur und Hochschulprofessor.

Prandtl wurde als Sohn eines Agrarwissenschaftlers geboren. Nach Besuch der Freisinger Lateinschule und des Ludwigsgymasiums in München begann Prandtl 1894 sein Studium an der Technischen Hochschule München. Nach seinem Diplom wurde er Assistent und später auch der Schwiegersohn des berühmten Mechanikers August Föppl . Seine Dissertation mit dem Titel „Kipp-Erscheinungen, ein Fall von instabilem Gleichgewicht“ reichte er am 14. November 1899 an der Universität München ein. 1900 wurde ihm der Doktorgrad zuerkannt. Anschließend arbeitete er als Ingenieur in der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg an der Entwicklung von Fabrikanlagen. Bei der Arbeit an einer Absauganlage kam er erstmals mit der Strömungstechnik in Berührung.

Prandtl war ab 1902 Professor an der Technischen Hochschule Hannover und führte in einem Vortrag beim 3. Internationaler Mathematiker-Kongress im August 1904 die Grenzschicht ein. Durch Unterstützung von Felix Klein lehrte er ab 1. September 1904 an der Universität Göttingen. Von 1906 bis 1908 war Theodore von Kármán sein Doktorand. Aufgrund der von ihm entwickelten Grenzschichttheorie wurde er 1909 auch zum Leiter der Aerodynamischen Versuchsanstalt Göttingen (AVA , Vorgängerorganisation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR ) ernannt. 1907 erforschte er die Überschallströmung und die dabei entstehenden Stoßwellen, die bereits 1860 von dem Göttinger Mathematiker Bernhard Riemann theoretisch vorhergesagt wurden. 1908 baute er den ersten Windkanal in Deutschland und entwickelte eine Tragflügeltheorie, die den Flugzeugbau beeinflusste. 1910 erforschte er turbulente Strömungen und u.a. den Einfluss der später nach ihm benannten Prandtl-Zahl (vgl. weiter unten).

Zusammen mit anderen Forschern arbeitete er an einer wirksamen Formel zur Untersuchung des Auftriebs. 1919 brachte er eine bedeutsame Tragflügeltheorie hervor, anhand derer es erstmals möglich war, Tragflächenprofile mittels theoretischer Studien zu entwickeln. Prandtl untersuchte auch die Kompressibilität der Luft bei Unterschallgeschwindigkeit.

Ab 1920 arbeitet er zusammen mit Adolf Busemann an einem Windkanal für Überschallströmungen. 1929 entwickelte er eine Methode zur Berechnung von Überschalldüsen, die auch heute noch z.B. in Überschall-Windkanälen und Raketentriebwerken gebräuchlich ist.

Prandtl leitete von 1925 bis 1946 als Direktor das Kaiser-Wilhelm-Institut für Strömungsforschung , das dank seiner Initiative eingerichtet wurde. Während des Zweiten Weltkriegs wurde er 1942 Vorsitzender der Reichsstelle Forschungsführung des Reichsluftfahrtministers und Oberbefehlshabers der Luftwaffe, die Hermann Göring unterstellt war.

Prandtl war auch ein Pionier in der Plastizitätstheorie. Nach ihm ist der Prandtl-Körper , ein rheologisches Modell, benannt. Ihm zu Ehren verleiht die Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt den Ludwig-Prandtl-Ring für Verdienste durch hervorragende eigene Arbeiten um die Flugwissenschaften in all ihren Disziplinen.

Weitere Infos:

Prandtl-Zahl

Die Prandtl-Zahl (Pr) ist eine nach Ludwig Prandtl benannte dimensionslose Kennzahl von Fluiden, das heißt von Gasen oder Flüssigkeiten. Sie ist definiert als Verhältnis zwischen kinematischer Viskosität und Temperaturleitfähigkeit:

$η$ – dynamische Viskosität des Fluids in kg·m⁻¹·s⁻¹
$ν$ – kinematische Viskosität des Fluids in m²·s⁻¹
$λ$ – Wärmeleitfähigkeit in W·m⁻¹·K⁻¹
$a$ – Temperaturleitfähigkeit in m²·s⁻¹
$c p$ – spezifische Wärmekapazität in J·kg⁻¹·K⁻¹ bei konstantem Druck.

Die Prandtl-Zahl stellt die Verknüpfung des Geschwindigkeitfeldes mit dem Temperaturfeld eines Fluides dar. Während die kinematische Viskosität $ν$ den Impulstransport infolge von Reibung repräsentiert, steht der Temperaturleitkoeffizient a für den (ggf. instationären) Wärmetransport infolge von Leitung. Da der Impulstransport durch das Geschwindigkeitsfeld, der Wärmetransport durch das Temperaturfeld bestimmt ist, verbindet die Prandtl-Zahl die beiden für den Wärmeübergang maßgebenden Felder. Die Prandtl-Zahl ist somit ein Maß für das Verhältnis der Dicken von Strömungs- zu Temperaturgrenzschicht.
ABCD.

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