Kármánsche Wirbelstraßen

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Inhaltsübersicht

1. Einführung

2. Was ist eine Kármánsche Wirbelstraße?

3. Wo treten Kármánsche Wirbelstraßen auf ?

4. Welche Gefahr geht von Kármánschen

Wirbelstraßen aus?

Was ist eine Kármánsche Wirbelstraße?

• Phänomen in der Strömungsmechanik• 1911 von Theodore von Kármán erforscht

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• Stabile Wirbelstraßen entstehen bei einer Reynoldszahl ~ 150-300 und bei Re > 107.

• Es bilden sich Wirbel aus, die sich ablösen und ein periodisch verlaufendes System bilden.

• Kármán entdeckte, dass sich diese Wirbel abwechselnd ablösen. Diese Wirbel haben entgegengesetzte Drehrichtungen.

Strömungsrichtung ändert sich• Eine Kármánsche Wirbelstraße entsteht nur unter bestimmten

strömungstechnischen Voraussetzungen. Sie ist abhängig von der Reynoldszahl, der Windgeschwindigkeit, dem charakteristischen Strömungsquerschnitt und der Viskosität.

Wo treten Kármánsche Wirbelstraßen auf?

• In der Natur:

Wolkenfelder oder Gewässer

• Tragflächen von Flugzeugen

Ursachen:• Orographische Hindernisse ( z. B. Bergspitzen, Inseln)

Jan Mayen

• Vulkaninsel 650 Kilometer

nordöstlich von Island

• Beerenberg 2200 m hoch

• Im Lee der Insel sind häufig

Wirbelstraßen zu sehen www.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Map_Norway_political_geo.png&filettimestamp=20060501142546

www.top-wetter.de/.../k/karmanwirbelstrasse.jpg

www.alg.umbc.edu/...USA5.2006257.aqua.500m.crop.jpg

Jan Mayen, 13.Februar 2004

Küste vor Kalifornien

• Bsp.: Tacoma Narrows Bridge

(Staat Washington)• Am 7. November 1940 stürzte die Brücke bei einer

Windgeschwindigkeit von 67km/h ein.

Welche Gefahr geht von Karmanschen Wirbelstraßen aus?

www.z.about.com/...0/x/6/-/-/134-Narrows-Bridge.jpg

• Die periodisch auf die Brücke einwirkenden Kräfte verstärkten sich immer mehr Einsturz der Brücke

• Die Anregungsfrequenz der Wirbelstraße entsprach der Eigenfrequenz der Brücke

• Hinter den Seitenplatten der Fahrbahn bildete sich eine Kármánsche Wirbelstraße.

www.lib.washingtonedu/.../tnb/over6c.jpg

• Bei Nachfolgebauten wie z. B der Golden-Gate-Bridge wurden die Seitenwände mit großen Löchern versehen oder durch Gitter ersetzt.

www.howarddigital.com

Quellen:

• www.top-wetter.de/lexikon/k/karmanwirbelstrasse.htm• www.philippi-trust.de• www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,195021,00html• www.wikipedia.de• www.math.tu-berlin.de/ppm/projekt_praktische_mathematik....