Hubert Ludwieg (* 9. Oktober 1912 in Parensen, Niedersachsen; † 12. Februar 2001 in Göttingen) war ein deutscher Physiker und Strömungsforscher. Nach ihm ist das Ludwieg-Rohr zur experimentellen Untersuchung von Überschall- und Hyperschallströmungen benannt.
Leben Hubert Ludwieg wurde als Sohn des Landwirts Willi Ludwieg und seiner Ehefrau Anna (geb. Düker) in Parensen, Kreis Nörten-Hardenberg, damals Kreis Göttingen, geboren. 1932 legte er die Reifeprüfung an der Oberrealschule in Göttingen (heuteFelix-Klein-Gymnasium) ab und studierte anschließend Physik, Mathematik und Chemie an der Universität Göttingen.
Er besuchte dort Vorlesungen von unter anderem Ludwig Prandtl, Albert Betz, Maximilian Schuler, Max Reich, Robert Wichard Pohl, Theodor Kaluza, Hermann Weyl, Helmut Hasse, Adolf Windaus, Siegfried Flügge, Hermann Sautter, Arnold Schmidt, Wilhelm Cauer, Gustav Kurt Mesmer und Franz Rellich. Seine Studien der Mathematik schloss er 1938 ab.Willi H. Hager: Hydraulicians in Europe 1800-2000, Volume 2. CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton London New York 2020, S. 1130, ISBN 978-0-367-57731-5.
1939 wurde er mit der Dissertation Über Potentialströmungen mit unstetigen Randbedingungen (Gutachter: Ludwig Prandtl) zum Doktor der Naturwissenschaften promoviert.Dissertationsschrift, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät der Georg-August-Universität Göttingen, Druck: Gebr. Wurm, Buchdruckerei und Graphische Werkstätten, Göttingen 1939, S. 47, Lebenslauf. 1940 wurde er dort zum Gruppenleiter für Hochgeschwindigkeitsaerodynamik ernannt.DFVLR-Nachrichten, Heft 22, Dez. 1977, S. 942.
Anschließend war er bis 1955 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Hochgeschwindigkeitsfragen der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA) in Göttingen. Während der Zeit des Zweiten Weltkrieges beschäftigte sich Ludwieg im Wesentlichen mit Aufgaben aus dem Bereich der Flugzeugaerodynamik; unter anderem mit Triebwerkseinläufen und Breitblattpropellern. Nach Kriegsende war er im Kaiser-Wilhelm-Instifüt für Strömungsforschung – auf dem Gelände der ehemaligen AVA – tätig. mini|hochkant|Das Grab von Hubert Ludwieg auf dem Friedhof Junkersberg in Göttingen 1956 habilitierte sich Ludwieg an der Georg-August-Universität Göttingen. Ab 1. Mai 1957 übernahm er in der zum Ende der 1950er-Jahre wiedereröffneten AVA die Leitung der Abteilung Gasdynamik. Später wurde er als Dozent an die Universität Göttingen berufen und anschließend 1962 dort zum außerordentlicher Professor ernannt. Er lehrte die Fächer Tragflügeltheorie, Grenzschichtströmungen und Strömungsmaschinen.
Nachdem sich die beiden Luftfahrtforschungsinstitutionen Deutsche Forschungsanstalt für Luftfahrt (DFL) und die Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA) 1969 unter dem Namen Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DFVLR) zusammenschlossen (heute Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR), wurde Ludwieg Direktor der Forschungsgruppe Gasdynamik. Im Rahmen der fachlichen Neuausrichtung der ehemaligen AVA war Ludwieg maßgeblich am Aufbau des großen Transsonischen Windkanals Göttingen (TWG) H mit 15 000 kVv Antriebsleistung maßgeblich beteiligt.
1972 wurde er Direktor des Instituts für Experimentelle Strömungsmechanik der damaligen DFVLR. Aus diesem ging 1993 das Institut für Strömungsmechanik und 2000 das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik hervor. 1980 trat er in den Ruhestand ein.
1990 wurde Ludwieg der Ludwig-Prandtl-Ring verliehen, die Laudatio hielt Klaus Oswatitsch.Jahrbuch 1989 II der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt e. V. (DGLR), Seite 638 Er gehörte dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) mit der Mitgliedsnummer 47733 an.
Hubert Ludwieg starb am 12. Februar 2001 im Alter von 88 Jahren in Göttingen und fand seine letzte Ruhestätte auf dem Friedhof Junkersberg.
Werk Die Luftfahrtforschung verdankt ihm die Formulierung weitreichender wissenschaftlicher aerodynamischer Erkenntnisse und Schaffung bedeutender strömungsphysikalischer Versuchseinrichtungen. Die Vielseitigkeit seines Wirkens spiegelt sich in 54 wissenschaftlichen Veröffentlichungen und über 30 Institutsberichten widerProfessor Dr. rer. nat. Hubert Ludwieg 65 Jahre. In: DGLR-Mitteilungen, 1977, Heft 4, Seite 34. Die exponiertesten Arbeiten seines umfangreichen fachlichen Lebenswerkes werden nachfolgend – und sich dabei auf das Wesentliche beschränkend – beschrieben.
Pfeilflügel Am Institut für Hochgeschwindigkeitsfragen der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA) in Göttingen – unter der Leitung von Albert Betz – war es 1938 Ludwiegs erste Aufgabe, sich experimentell mit der zu dieser Zeit hochaktuellen Frage der Widerstandsreduzierung von gepfeilten Tragflügeln bei hohen Fluggeschwindigkeiten wissenschaftlich auseinanderzusetzen. Zuvor hatte der deutsche Aerodynamiker Adolf Busemann im Jahr 1935 auf dem 5. Volta-Kongress in Rom seinen innovativen Gedanken der Flügel-Pfeilung vorgetragen, der aber beim anwesenden Fachpublikum keine nennenswerte Beachtung fand. Aufbauend auf dieser theoretischen Idee Busemanns und auf Anregung von Albert Betz hin, verifizierte Ludwieg erstmals experimentell, dass sich bei der Verwendung von Pfeilflügeln bei Annäherung an die Schallgeschwindigkeit der Luftwiderstand erheblich vermindern lässt, da diese Flügelform zur Reduzierung des Widerstandes und der normal zur gepfeilten Flügelvorderkante wirkenden effektiven Machzahl führt, die geringer als die frontal gerichtete Flugmachzahl ist. Damit schuf er eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Entwicklung der modernen Verkehrsluftfahrt.
Mittels Verwendung kleiner ModellflügelDeutsche Akademie der Luftfahrtforschung. Beiträge zur Geschichte der Deutschen Luftfahrtwissenschaft und -technik, Band I, Seite 160, Abb. 182. Die Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen. Ein Beitrag zur Geschichte von Albert Betz, Seiten 3–166, 14. Juli 1941, Reichsdruckerei Berlin erbrachte Ludwieg im Hochgeschwindigkeits-Windkanal (Messquerschnitt 11 cm × 11 cm)Hermann Schlichting, Erich Truckenbrodt: Aerodynamik des Flugzeuges. Zweiter Band, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 1969, Abb. 8.31 und Fußnote 1, Seite 182. des Instituts für Hochgeschwindigkeitsfragen bei unterschiedlichen Pfeilwinkeln, aber bei gleichbleibender Profilform, den Nachweis der Richtigkeit von Busemanns TheorieH. Strassl, H. Ludwieg: Verringerung des Widerstandes von Tragflügeln bei hohen Geschwindigkeiten durch Pfeilform. Bericht 39/H/18, Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen, 29. Dezember 1939.H. Ludwieg: Pfeilflügel bei hohen Geschwindigkeiten. Bericht 127 der Lilienthal-Gesellschaft für Luftfahrtforschung, S. 44 – 52, Tagung für Hochgeschwindigkeit, September 1940, Braunschweig und Göttingen.. 1941 schrieb Albert Betz dazu. ‚Man ersieht daraus, daß im Hauptflugbereich bei 0,9facher Schallgeschwindigkeit der Widerstand durch die Pfeilung auf etwa den 4. Teil herunterging. Durch diese Ergebnisse war der Industrie ein Weg gewiesen, die bisher unüberwindlich erscheinende Geschwindigkeitssteigerung in das Schallgeschwindigkeitsgebiet zu ermöglichen‘.Deutsche Akademie der Luftfahrtforschung. Beiträge zur Geschichte der Deutschen Luftfahrtwissenschaft und -technik, Band I, Seite 57. Die Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen. Ein Beitrag zur Geschichte von Albert Betz, Seiten 3 - 166, 14. Juli 1941, Reichsdruckerei Berlin Basierend auf den in Göttingen durchgeführten grundlegenden Messungen, wurden andernorts später, in größeren Hochgeschwindigkeits-Windkanalanlagen, weiterführende Untersuchungen realisiert, welche ebenfalls die Richtigkeit der Messungen von Ludwieg attestieren.
Gerät zur Messung der Wandschubspannung turbulenter Reibungsschichten In turbulenten Reibungsschichten einer Strömung existiert in unmittelbarer Wandnähe eine laminare Unterschicht, für welche an der Wandung die Beziehung Wandschubspannung = Zähigkeit × Geschwindigkeitsgradient gilt, was bedeutet, dass an der Wand lediglich der Geschwindigkeitsgradient zu messen wäre, um so schließlich die Wandschubspannung berechnen zu können. Versuchstechnisch ist dies aber aufgrund der geringen Dicke der laminaren Unterschicht nicht zu verwirklichen. An dieser Stelle brachte Ludwieg seine ganz persönliche innovative Idee zum Thema ein, nämlich den Geschwindigkeitsgradienten mittels einer Wärmeübergangsmessung zu erfassen. Nach einigen Vorversuchen entwickelte er dafür ein Messgerät, das an etwa 10 Orten entlang der Mittellinie plan in die Messwandung integriert werden konnte. Vom Grundprinzip her bestand das Gerät aus einzelnen elektrisch heizbaren Kupferelementen, die jeweils in einem Kerngehäuse derart befestigt waren, dass sowohl kaum eine Wärmeübertragung an die vorbeistreichende Luftströmung existierte als auch hinsichtlich der tragenden Kerngehäuse selbst, eine gute Wärmeisolierung gegeben war. In jedem der Elemente befand sich eine Heizkomponente mit ca. 0,1 Watt Leistung und unter dieser wärmeabgebenden Oberfläche ein Thermoelement, das mittels des thermoelektrischen Effektes zu einer Temperaturmessung genutzt werden kann. Die Länge eines solchen Kerngehäuses betrug in Strömungsrichtung 2 mm und die Breite quer zur Strömungsrichtung 9 mm. Zwar war die Länge des Kerngehäuses mit 2 mm nicht gering genug, um die sich ausbildende Wärmegrenzschicht in der laminaren Unterschicht zu halten, aber dennoch wurde der eindeutige Zusammenhang von Wärmeabgabe und Wandschubspannung dadurch nicht signifikant beeinträchtigt. Das Gerät wurde bei konstant gehaltener Heizleistung unter Verwendung einer Reibungsschicht konstanten Drucks geeicht und dabei die Schubspannungswerte nach dem Schultz-Grunow’schen Plattenreibungsgesetz berechnet.
Mit dem geeichten Gerät wurden Reibungsschichten mit Druckgradienten erneut untersucht. Dabei zeigte sich, dass für allgemeine turbulente Reibungsschichten in Wandnähe, d. h., in der laminaren Unterschicht, im Übergangsbereich und im wandnahen Teil des voll turbulenten Bereiches das gleiche universelle Wandgesetz gilt wie bei der Plattenströmung. Der Reibungsbeiwert verhält sich analog wie bei laminaren Grenzschichten; für Reibungsschichten mit Druckanstieg ist er kleiner, für Reibungsschichten mit Druckabfall ist er größer als für die von Plattenströmungen bei gleichen, mit der Impulsverlustdicke gebildetenReynoldszahlen.
Die Arbeiten fanden in den Jahren 1947 und 1948 statt, in einer Zeit, in der es nicht möglich war, die für das Gerät benötigten Materialien zu kaufen. Ludwieg musste sich also mit dem zufriedengeben, was zu dieser Zeit im Institut noch an Stellen jeglicher Art zu finden und zu bekommen war. Eine weitere Optimierung des Gerätes fand erst in den Folgejahren statt, nachdem er und seine Mitarbeitenden diese Idee einer breiten Öffentlichkeit bekannt gemacht hatten. Eine erste weitreichende Optimierung wurde 1954 von Hans Liepmann, dem Vorgänger von Hans G. Hornung, der Nachfolger von Ludwieg als Institutsdirektor beim DLR in Göttingen war, öffentlich präsentiert.
In immer weiterentwickelten Bauweisen wird dieses Gerät – heute als Heißfilm- oder Hitzdrahtanemometer bezeichnet – und nach wie vor in der Strömungsmesstechnik weltweit genutzt.
Rohrwindkanal