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Bild 11.4
Strouhal-Zahl in Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl
Diese Schwingungsanregungen können alle umströmten Bauteile betreffen, sowohl in Was-
ser als auch in Luft. Liegen die Anregungsfrequenzen in der Nähe der Bauteileigenfrequenzen,
kann es zu Schwingungsresonanzen kommen, die eine Überbeanspruchung der Bauteile be-
deuten oder die Lebensdauer der Bauteile reduzieren können. Deshalb sind Resonanzen auf
alle Fälle zu vermeiden.
Die Ablösefrequenz der Wirbel für zylindrische und ähnliche Körper beträgt:
f
=
S
·
u
D
[Hz]
(11.10)
mit:
f
= Wirbelablösefrequenz [Hz];
S
= Strouhal-Zahl [-];
u
= ungestörte Anströmgeschwin-
digkeit;
D
= Durchmesser des umströmten Körpers
Die Strouhal-Zahl ist abhängig von der Reynolds-Zahl der Strömung (siehe Bild 11.4), man
unterscheidet dabei drei Bereiche für die turbulenten Strömungen (Re > 2 320):
unterkritischer Bereich: 2320
<
Re
<
3,5
·
10
5
!
S
º
0,65
3,5
·
10
5
<
Re
<
3,5
·
10
6
überkritischer Bereich:
!
S
º
0,65 bis 0,2
transkritischer Bereich: Re
>
3,5
·
10
6
!
S
º
0,2
Da genaue Messungen der Strouhal-Zahlen sehr schwierig sind, streuen die in der Literatur
angegebenen Werte teilweise deutlich. Hinzu kommt, dass sich die Wirbelablösefrequenzen
bei bis zu
±
10 bis 15% Abweichung davon in die Eigenfrequenzen des Bauteils „einkoppeln“,
d. h. anpassen können.
schiedene Querschnitte zusammengestellt. Bei strömungsgünstig geformten Bauteilen (Strö-
mungsprofile) sind die Kräfte aus den Wirbelablösungen vernachlässigbar gering.
Beispiel:
Die Wirbelablösefrequenzen und -perioden eines im Wasser bzw. in der Luft ange-
strömten Zylinders mit einemDurchmesser von
D
=
5,0m sind zu bestimmen. Gegeben sind:
