Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen

KAPITEL K - Strömungskräfte auf Körper140 < Re < 3 · 10 5 Dieser wichtige Bereich entspricht bei D = 0, 1 m und ν = 10 −6m 2 /s einem Bereich der Anströmgeschwindigkeit von 0,0014m/s < v < 3 m/s. Die Ablösepunkte sind asymmetrisch unddabei alternierend. Hinter dem gerade vorn liegenden Ablösepunktbildet sich ein Wirbel aus, der sich mit geringerer Geschwindigkeitvom Körper fortbewegt als die weiter außen liegendeStrömung. Es entsteht eine Reihe alternierender Wirbel,die Kármánsche Wirbelstraße.Das Verhältnis vom Wirbelabstand D senkrecht zur Strömungsrichtung und Wirbelteilung L hängtauch bei großen Re -Zahlen von der Anströmgeschwindigkeit und der Körperform ab. Berechnungenund ausführliche Meßreihen, die v. Kármán (1881 - 1963) durchführte, ergaben, daß das Strömungsbildeiner Wirbelstraße nur dann stabil bleibt, wenn das Verhältnis D/L den Wert 0,208 annimmt.Dieser Wert gilt für den Anfang der Wirbelstraße. Im weiteren Strömungsverlauf wird L größer.Die praktische Bedeutung der Kármánschen Wirbel ist darin begründet, daß durch das alternierendeAblösen der Wirbel eine alternierende, instationäre Kraft besonders senkrecht zur Strömungsrichtung– aber auch in Strömungsrichtung – hervorgerufen wird ∗ . Für technische Belange ist die Kenntnis derFrequenz f K dieser schwingungsanregenden Kraft von großer Wichtigkeit. Sie wird in dimensionsloserForm als Strouhal-Zahl Sr angegeben:Sr = f K Dv ∞(K.13)Dabei ist die Strouhal-Zahl Sr eine Funktion der Reynolds- Zahl. Im Bereich 10 3 < Re < 10 5 istSr nahezu konstant, Sr = 0, 21.∗ Näheres siehe Abschnitt K.3.2- 134 -