Zur Wirbelbildung an schlanken, voll umströmten Konturen. Eine Intervention zur Wirbelmechanik mit klassischen Methoden

Résumé ou Introduction

Es gibt in der Strömungsmechanik für Technik und in der Biosystemanalyse sehr viele Fragestellungen, die eine Betrachtungsweise vollgetauchter Störkonturen erfordern. Das Auftriebsgebaren symmetrischer Systeme ist zunächst gleich Null. Ändern wir nun ganz leicht die Richtung des beaufschlagenden Fluids auf die Störstruktur, erhalten wir einerseits einen fluidmechanischen Lift und andererseits plötzlich die Möglichkeit für Wirbel relevante Parameter mit der klassischen geschlossenen Fluidmechanik zu ermitteln.

Ein in die Luft gehaltener Bleistift ist eine senkrecht stehende schlanke Störstruktur endlicher Höhe und leistet einer Strömung spürbar Widerstand, der für alle Anströmrichtungen gleich groß ist. Der in die Luft gehaltener Bleistift ist formal gesehen ein Pylon und insofern technisch relevant, als dass er frei ist von störenden Einflüssen, die aus der Durchdringung einer Flüssigkeits-Phasengrenze stammen. Gleichsam ist dieser Pylon endlich lang. Neigt man den Stift, zeigt seine nunmehr schiefe Hauptachse stromabwärts. Das Auftriebsgebaren des Gesamtsystems ist zunächst unverändert gleich Null. Ändert man in Anbetracht einer geneigten zylindrischen Störstruktur auch nur ganz leicht die Anströmrichtung des beaufschlagenden Fluids, erhält man umgehend einen fluidmechanischen Lift. In beiden Fällen, der senkrechten und der geneigten Position beobachtet man im Experiment einen stromabwärts abfließenden, von der Störstruktur in die Strömung induzierten Randwirbel, seine fluidmechanischen Parameter kann man aber mit den theoretischen Strömungsmechanischen Mitteln nur für die geneigte Variante ermitteln. Der uns interessierende fluidmechanischen Parameter der Wirbelstruktur ist die Zirkulation, die aus dem Strömungsgebaren um die Störkontur resultiert.