Coandă-Effekt
Ein Strömungseffekt, bei dem ein Fluid (Gas oder Flüssigkeit), das an einer beliebig geformten Oberfläche eines Festkörpers entlang strömt, an dessen Oberfläche anhaftet und sich nicht von der Oberfläche ablöst.
Allgemein
Als erster beobachtete der Physiker und Aerodynamiker Henri Marie Coanda diesen nach ihm benannten Coanda-Effekt. Bei einem Test seines selbstgebauten Nachbrennerdüsenmotors (1910) sah er, die Flammen und das brennende Gas, die aus der Maschine ausströmten. Die Flammen blieben dabei trotz der Geschwindigkeit des Flugzeugs sehr dicht am Flugzeugrumpf.
Man selber kann diesen Effekt beobachten, indem man zum Beispiel Wasser aus einem Hahn in eine Flasche füllen will. Sobald der fallende Wasserstrahl den Flaschenhals berührt, klebt er an ihm an, und läuft an der Flasche weiter runter. Auch wenn man die Flasche ölt oder fettet, sodass sie vom Wasser nicht mehr benetzbar ist, tritt der Effekt auf.
Erläuterung
Besteht zwischen einem Körper und dem diesen umgebenden fließfähigen Medium eine Bewegung, so entsteht auf der Bewegungsschattenseite des Körpers eine Stelle auf der Oberfläche des Körpers, an der sich das gegenseitige direkte Vorbeigleiten von Körperoberfläche und Medium durch eine Zwischenschicht trennt. Die Zwischenschicht besteht aus Mediumteilchen, die von hinten zwischen Oberfläche und seitlich ungestörtem Medium einfließen.
Der Punkt der Trennung zwischen ungestörtem Medium und Körperoberfläche legt sich dadurch fest, dass durch die vorangegangene gegenseitige Differenzbewegung eine zu dicke Grenzschicht aus den körpernah durch Reibung von der Oberfläche mitgenommenen und ins turbulente Rotieren gebrachten Mediumteilchen entsteht. Damit wird die Sog-Verbindung zwischen der sich seitlich "zurückziehenden" Oberfläche entsprechend des kleiner werdenden Durchmessers des Balles bei der gegenseitigen Vorbeibewegung unterbrochen, so dass Medium von hinten in den Sogbereich einfließen kann statt wie bis dahin von der Seite, um das vom Körper zuvorige seitliche Wegdrücken des Mediums und damit `geöffneten´ und von ihm selbst ausgefüllten Loches innerhalb des Mediums auch wieder durch seitlichen Zufluss zu schließen. Dieser Punkt heißt im Strömungsjargon Abreißpunkt.
Der Umschlagpunkt von seitlichem zu rückwärtigem Zufluss ergibt sich aus dem Vermögen der verwirbelten Mediumteilchen, die Oberfläche von der anzusaugenden Luft trennen zu können. Eine Rotation des Balles beeinflusst die Grenzschicht an der vorlaufenden Seite negativ, also verdickend, an der rücklaufenden positiv, also verdünnend. Die verdünnte Grenzschicht ergibt einen späteren Umschlagpunkt für den Wechsel des Zuflusses von seitlich nach hinten, was durch die Unsymmetrie an einem sich drehenden Körper den Magnus-Effekt erzeugt.
Die vorgenannten Zusammenhänge bestehen, ob sich ein Körper in Luft oder anderen Gasen oder in Wasser oder anderen Flüssigkeiten bewegt.
Dem Coanda-Effekt liegt jedoch eine andere Voraussetzung zugrunde: Eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, strömt in umgebendem Gas an einer festen Oberfläche entlang! Damit arbeitet eine Wassergrenzschicht gegen einen Gaszufluss entgegen der Wasserströmung. Gase mit ihren niedrigen Massekräften können es aber nicht schaffen, sich zwischen Wasserteile und Körperoberfläche zu schieben. Wasser in begrenzter Dicke, durch seine Oberflächenspannkraft zusammengehalten, folgt der Körperkontur ungestört.
An einem von fließfähigem Medium gänzlich umhüllten Körper entsteht kein Coanda-Effekt!
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