Strouhal -Zahlenrechner

Was ist ein Strouhal-Zahlenrechner?

Ein Strouhal-Zahlenrechner ist ein Werkzeug zur Berechnung der Strouhal-Zahl (St), einer dimensionslosen Zahl, die die Dynamik oszillierender Strömungen beschreibt, insbesondere bei Wirbelablösung und Fluid-Struktur-Wechselwirkungen. Sie ergibt sich aus:

wobei:

• St = Strouhal-Zahl (dimensionslos)
• f = Wirbelablösefrequenz (Hz)
• L = charakteristische Länge (m) (z. B. Durchmesser eines umströmten Zylinders)
• U = Strömungsgeschwindigkeit (m/s)

Die Strouhal-Zahl ist entscheidend für die Analyse instationärer Strömungen, einschließlich Wirbelablösung, Flügelschlag und pulsierender Strömungen.

Warum einen Strouhal-Zahlenrechner verwenden?

Ein Strouhal-Zahlenrechner ist nützlich für:

• Vorhersage der Wirbelablösefrequenz, die die Aerodynamik und die Fluidstruktur beeinflusst Wechselwirkungen.
• Konstruktion von Strukturen (z. B. Brücken, Türme), um Resonanzen und Strukturschwingungen durch Wind oder Wasserströmung zu vermeiden.
• Analyse der Biolokomotion (z. B. Schwimmen von Fischen, Flügelschlag bei Vögeln und Insekten).
• Optimierung von Konstruktionen im Bereich der Strömungsdynamik, wie z. B. Kühltürme, Schornsteine ​​und Flugzeugflügel.

Wie verwendet man einen Strouhal-Zahlenrechner?

1. Geben Sie die Wirbelablösefrequenz f ein (in Hz).

2. Geben Sie die charakteristische Länge L ein (z. B. den Durchmesser eines Zylinders).

3. Geben Sie den Durchfluss ein. Geschwindigkeit U (in m/s).

4. Berechnung mit der Formel:

   

5. Ergebnisse interpretieren:

   • Eine typische Strouhal-Zahl für Zylinderströmungen liegt bei etwa 0,2.
   • Ist St zu hoch oder zu niedrig, kann dies auf unregelmäßige oder instabile Strömungsmuster hinweisen.

Wann wird ein Strouhal-Zahlenrechner verwendet?

• In der Strömungsmechanik zur Untersuchung wirbelinduzierter Schwingungen.
• In der Aerodynamik zur Analyse der Luftströmung über Flugzeugen Flügel und Turbinen.
• Im Bauingenieurwesen, um windbedingte Schwingungen in Brücken, Schornsteinen und Wolkenkratzern zu verhindern.
• In der Biotechnik, um natürliche Bewegungsmuster wie das Schwimmen von Fischen oder das Flattern von Insekten zu untersuchen.