Aktive Nutzung instationärer Effekte beim menschlichen Schwimmen

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Untersuchungen sowohl an technischen Modellen als auch an deren Vorbild, dem Leistungsschwimmer, mittels Time-resolved Particle Image Velocimetrie (TR-PIV) sollen belegen, inwieweit gezielt instationäre Effekte wie beispielsweise die Präformation der Strömung zur Optimierung des Vortriebes beim undulatorischen Tauchen (Delphinbewegung) genutzt werden, bzw. inwiefern durch Änderung der Ansteuerung bzw. der Schwimmtechnik Verbesserungen möglich sind. Menschliche Schwimmer können dabei als natürliche Vorbilder für technische Systeme aufgefasst werden, die aufgrund der schlechteren evolutionsbiologischen Anpassung vorhandenen Nachteile durch eine ausgefeilte Bewegungstechnik kompensieren müssen. Der Hintergrund hierbei ist, ob und durch welche dominanten Bewegungsmoden der wesentliche Anteil des Vortriebs erzielt werden kann und wie hierbei die strömungsmechanischen Prozesse der Präformation oder das Vortex-Recapturing bei der Optimierung helfen. Anhand dieser Untersuchungen und den gewonnenen strömungsmechanischen Erkenntnissen kann auf andere undulatorisch basierte Unterwasser-Manöver oder auch auf die Effizienz von robotischen Antriebe zurückgeschlossen werden. Die numerischen Simulationen werden über die experimentellen Ergebnisse validiert und geben eine reproduzierbare Darstellung der instationären Druckverteilung und des Strömungswiderstandes bei gezielter Variation der Bewegungsparameter. Es wird erwartet, dass abhängig vom Optimierungsziel (Schub, Energetik) unterschiedliche Strategien sinnvoll sind, die direkten Einfluss auf die Gestaltung der Strömungsverhältnisse haben.