Über Reynolds-Zahl-Effekte bei Profilströmungen und deren Einfluß auf strömungsinduzierte Schwingungen

Kurzfassung

In dem Vortrag wird über Experimente berichtet, die über einen großen Reynolds-Zahlbereich (10^4<Re<10^6) an 2D-Profilen im Hochdruckwindkanal in Göttingen durchgeführt worden sind. Die Frage, inwieweit die Reynolds-Zahl die Neigung zu strömungsinduzierten Schwingungen und deren Intensität beeinflußt, wird diskutiert. Die ausgewählten Profilgeometrien repräsentieren nach vorherrschender Meinung sehr unterschiedliche Typen von Nachlaufströmungen. Es handelt sich um einen Kreiszylinder - den klassischen stumpfen Körper -, um ein scharfkantiges, relativ schlankes Brückenprofil und um ein dickes Flügelprofil bei hohem Anstellwinkel. In allen Föllen führte eine Variation der Reynoldszahl zu drastischen Änderungen in den Kraftbeiwerten und der Stouhal-Zahl. Die beobachteten Phänomene werden durch Änderungen der topologischen Struktur der abgelösten Strömung bewirkt, die durch Ölanstrichbilder sichtbar gemacht worden sind. Diese Ereignisse, die durch den laminar/turbolenten Umschlag und dessen Lage beherrscht werden, scheinen universellen Charakter zu haben, da sie in ähnlicher Form bei allen drei Profilen auftreten. Die wichtigsten Ergebnisse sind: 1) Die Umströmung von 2D-Profilen kann hochgradig dreidimensional sein. 2) Es gibt 2D-Profile, die sich je nach Reynolds-Zahl wie ein stromlinienförmiger oder stumpfer Körper verhalten. 3) Auch 2D-Profile mit scharfen Kanten können Reynolds-Zahleffekten unterliegen. Einfache Demonstrationsexperimente zu strömungsreduzierten Schwingungen werden vorgeführt.