Einfluss von Rayleigh-Zahl und Versperrungsverhältnis auf die Strömung um einen vertikalen, beheizten Zylinder

Abstract

Das Abklingverhalten der Strömung um einen beheizten, vertikalen Kreiszylinder wurde experimentell unter dem Einfluss zweier dimensionsloser Größen erforscht. Diese Größen sind die Rayleigh-Zahl Ra und das Versperrungsverhältnis Υ. Basis der Untersuchung ist eine lineare Schiene, auf der der Zylinder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden kann. Dabei wurde die Rayleigh-Zahl in einem Bereich von 0 bis 3,13 x10^9 durch eine Variation der Wärmeleistung der Zylinderoberfläche zwischen 0 W und 200 W variiert. Die Fahrstrecke wurde mittels flächigen und zylindrischen Versperrungen verengt. Strömungsgeschwindigkeit u und Temperaturdifferenz ∆T wurden in Bezug auf maximalem Ausschlag und Abklingverhalten charakterisiert. Dabei ließ sich insbesondere eine lineare Abhängigkeit der Abklingzeit von der Rayleigh-Zahl feststellen. Im Gegensatz dazu mindert ein hohes Versperrungsverhältnis die Abklingzeit. Ein Einfluss der Rayleigh-Zahl auf die Extrema der Messgrößen konnte dagegen nicht nachgewiesen werden. Schließlich wurde gezeigt, dass die Ergebnisse für flächige Geometrien auf die komplexen Geometrien eines Dummys bei der Bewegung durch ein Zugabteil übertragbar sind.