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Biostroem

Analyse des Gleit- und Schlagfluges an frei fliegenden Vögeln

Die Flugfähigkeiten der Vögel sind seit Generationen Inspiration und Antrieb der aerodynamischen Forschung. Speziell die Leistungen im Schlagflug sind dabei in Teilen bisher nicht erklärbar, da hierfür die Kenntnis über die komplexe Adaption der Form und Profilierung der Flügel
von herausragender Bedeutung ist und diese bisher nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden konnte. Um diese erhebliche messtechnische Herausforderung einzugrenzen, wurden in der bisherigen Projektlaufzeit verschiedene Messtechniken entwickelt und zur Analyse des unbeeinflussten Gleitfluges von Vögeln erfolgreich eingesetzt. Diese Methoden sollen im Rahmen des Forschungsvorhabens zur berührungslosen Vermessung des Gleit- und Schlagflugs von Vögeln unter realistischen Flugbedingungen erweitert werden. Die Beantwortung der wissenschaftliche Fragestellung, ob die Profilgeometrie und die Bewegungsform frei fliegender Vögel mit hinreichender Genauigkeit und Ortsauflösung bestimmt werden kann, um daraus weitergehende numerische Strömungsberechnungen zu entwickeln, ist das Ziel des Forschungsprojekts.
 
 
Bearbeiter: M.Sc. Martin Heinold
 
 
 


Analyse des Schlagfluges mit elastischen Flügeln

Die Flügel von Vögeln dienen dazu Auftrieb und Vortrieb zu erzeugen. Im Gegensatz zu Tragflügeln von Flugzeugen sind sie nicht starr sondern elastisch – bei Vogelflügeln weitgehend passiv, wenn man von der Schlag-Nickbewegung absieht, bei Flossen von Fischen auch aktiv durch die darin enthaltene Muskulatur. Die Flügelbewegung kann separiert  werden in eine (geführte) Starrkörperbewegung, die von elastischen Moden überlagert ist. Welche Wechselwirkungen zwischen aero-/fluiddynamischen, elastischen und Trägheits-Kräften an elastischen Profilen auftreten und welche Phänomene und Parameter für die Vortriebsleistung bzw. Widerstand wesentlich sind, ist jedoch weitgehend unbekannt. Die Erforschung derartiger Fluid-Struktur-Kopplungen ist eine grundlegende Voraussetzung für Fortschritte im Verständnis des Schlagflugs der Vögel und seine technische Anwendung z.B. bei künftigen Mikroflugzeugen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher die wissenschaftliche Fragestellung untersucht werden, ob die elastodynamischen Flügeleigenschaften einen positiven Effekt auf die Widerstands-Schubbilanz haben können. Ziel ist die Identifikation und Analyse günstiger Bewegungs- und Strukturparameter für den Schlagflug mit hohem Vortriebswirkungsgrad unter Verwendung elastischer Flügel.
 
 
Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP1207 „Strömungsbeeinflussung in der Natur und Technik“ (http://www.sla.tu-darmstadt.de/_spp1207/php/wel.php).
 
 
Partner: TU Braunschweig.
 
 
 
 
 


Analyse der dynamischen Schutzmechanismen von Flundern bei Bedrohung

Flundern und andere Plattfische reagieren auf Bedrohungen mit einem sehr charakteristischen Verhaltensmuster, das sich aus einer Fluchtbewegung, funktionell äquivalent dem C-Start bei pelagischen Fischen (d.h. Bewohnern des freien Wassers, nicht des Bodens), und anschließenden Eingrabbewegungen zusammensetzt. An dieses Verhalten wurden von der natürlichen Selektion zwei unterschiedliche Anforderungen gestellt, nämlich zum Einen Schnelligkeit und Effizienz, zum Anderen die Reduktion zurückbleibender Wasserverwirbelungen, die dem Angreifer als Hinweis auf die neue Position des Beutefisches dienen können. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird das charakteristische Verhaltensmuster quantitativ ermittelt, das dabei induzierte Strömungsfeld aufgeklärt und die Effizienz der Fluchtbewegung und des Tarnungsvorgangs durch Vergrabung bestimmt. Die dreidimensionale Bewegung des Tieres wird mit einer neuen Deformationsmesstechnik quantifiziert werden. Die Methode ist berührungslos, sehr genau und liefert die Geometrie des Tieres mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, ohne die Tiere zu manipulieren. Das durch die charakteristische Bewegung induzierte Geschwindigkeitsfeld wird simultan mit der tomographischen PIV-Technik bestimmt. Diese Messmethode liefert volumetrische Daten und ermöglicht daher in Kombination mit der Deformationsmesstechnik, die Korrelation zwischen der Bewegung des Tieres und der Strömung aufzuklären. Die Effizienz des Eingrabens wird schließlich mit Hilfe der Astigmatismus PTV-Technik aufgeklärt, indem die Bewegung der Sandkörner beim Eingrabungsvorgang verfolgt wird.
 
 
Partner: Universität Rostock