1912 baute der französische Ingenieur Gustave Eifel, der Konstrukteur des Eifelturms, den ersten Windkanal. Dieser hatte einen Durchmesser von zwei Metern und konnte mit einer Windgeschwindigkeit von bis zu 100 km/h durchblasen werden.

Physikalisch gesehen spielt es keine Rolle, ob sich ein Objekt durch ein Medium bewegt oder ob das Objekt fest steht und das Medium sich an ihm vorbei bewegt. Daher lassen sich Versuche, bei denen Objekte angeblasen werden, direkt auf den Fall übertragen, dass das Objekt sich durch die Luft bewegt.

Verbesserungen

Die einfachen Windkanäle wurden bald durch Windkanäle mit geschlossenem Luftkreislauf ersetzt. Bei diesen wird die Luft nicht einfach aus dem Versuchsraum ins Freie geblasen, sondern in einem Röhrensystem aufgefangen und wieder dem Propeller zugeführt. Das hat den Vorteil, dass man Eigenschaften der Luft wie Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit leichter einstellen kann. Vergleichbare Versuchsbedingungen sind für reproduzierbare Versuchsergebnisse zwingend notwendig.

Blick in einen modernen Windkanal © IAG Universität Stuttgart

Mit heutigen Windkanälen lassen sich Geschwindigkeiten von bis zu 12-facher Schallgeschwindigkeit erreichen.

Rauch, Ruß und Fäden

Um die Luftströmungen bei geringen Geschwindigkeiten im Windkanal sichtbar zu machen, arbeitet man mit Fäden, mit Ruß oder aber mit Rauch. Fäden auf der Oberfläche des untersuchten Objekts zeigen an, wie die Luft an den jeweiligen Stellen gerade strömt. Rauch, unterschiedlich eingefärbt, eignet sich am besten, um die Strömung am Untersuchungsobjekt und in seiner Umgebung zu visualisieren.

Flügelprofil mit 5-Grad und 15-Grad im Windkanal. Deutlich sieht man die starken Verwirbelungen
bei größerem Anstellwinkel. © IAG Universität Stuttgart

Festgestellt wurde, dass der Auftrieb bis zu einem Anstellwinkel von 15 Grad nahezu linear zunimmt (siehe PDF des Instituts für Aerodynamik und Gasdynamik, Universität Stuttgart).

Heutzutage hilft auch der Computer im Windkanal. Mit empfindlichen Messgeräten wird der Druck an verschiedenen Punkten gemessen und dann vom Computer in ein Bild umgerechnet - der rauchfreie Windkanal ist bereits Realität.