Strouhal-Zahl: Eine dimensionslose Zahl in der Strömungsmechanik, die das Verhältnis der charakteristischen Frequenz von periodischen Strömungsvorgängen zur Strömungsgeschwindigkeit angibt.
Was ist die Strouhal-Zahl in Flüssigkeiten?
Die Strouhal-Zahl, benannt nach dem tschechischen Physiker Vincenc Strouhal, ist eine dimensionslose Kennzahl, die in der Strömungsmechanik und insbesondere in der Untersuchung von Flüssigkeitsströmungen verwendet wird. Diese Zahl gibt das Verhältnis der charakteristischen Frequenz von periodischen Strömungsvorgängen zu einer bestimmten Charakteristik der Strömungsgeschwindigkeit an.
Definition und Formel
Die Strouhal-Zahl \( (St) \) wird definiert als:
\[
St = \frac{f \cdot L}{v}
\]
wobei:
Bedeutung und Anwendung
Die Strouhal-Zahl ist besonders wichtig bei der Analyse von instationären Strömungen, wie sie beispielsweise bei der Schwingung von Strukturen in der Strömung oder bei der Bildung von Wirbelstraßen auftreten. Häufig wird sie verwendet, um das Verhalten von Objekten zu beschreiben, die sich durch eine Flüssigkeit bewegen oder von einer Flüssigkeit umströmt werden. Ein bekanntes Beispiel ist die sogenannte Kármánsche Wirbelstraße, die entsteht, wenn eine Flüssigkeit um einen zylindrischen Körper strömt.
Typische Werte
Die Strouhal-Zahl kann in verschiedenen Strömungsszenarien unterschiedliche Werte annehmen. Einige typische Beispiele sind:
Die genaue Bestimmung der Strouhal-Zahl erfordert oft experimentelle oder numerische Methoden, da sie stark von der Geometrie des Objekts und dem spezifischen Strömungsverlauf abhängt.
Zusammenfassung
Zusammengefasst ist die Strouhal-Zahl ein wesentliches Werkzeug in der Strömungsmechanik zur Charakterisierung und Analyse von periodischen Strömungsphänomenen. Ihre Anwendung reicht von der Untersuchung von Wirbelstraßen hinter Zylindern bis hin zur Analyse von Schwimm- und Flugverhalten in biologischen Systemen. Durch das Verständnis und die Nutzung der Strouhal-Zahl können Ingenieure und Wissenschaftler die Dynamik von Flüssigkeitsströmungen besser verstehen und vorhersagen.
