Über die Geschwindigkeitsverteilung in Wirbeln

Zusammenfassung

Es wird über eine experimentelle Arbeit aus dem Hermann Föttinger-Institut an der Technischen Universität Berlin-Charlottenburg berichtet, in welcher die Geschwindigkeitsverteilung in Wirbeln einer Kármánschen Wirbelstraße bestimmt wurde. Die Messung erfolgte durch Photographieren der markierten Flüssigkeitsoberfläche. Unter Zugrundelegung des Hamel-Oseenschen Geschwindigkeitsgesetzes für den realen Wirbel mit

$$c_\varphi = \frac{\Gamma }{{2{\text{ }}\pi {\text{ }}r}}\left( {1---e^{---\frac{{r^2 }}{{4{\text{ }}v t}}} } \right)$$

konnte die wirksame kinematische Zähigkeit ν und die Zirkulation Γ berechnet werden. Für Wirbel im Bereich einer kritischen Größe wurde die kinematische Zähigkeit ν rund 10fach größer als mit einem Standardviskosimeter bestimmt. Unterhalb der kritischen Größe ergab die Zähigkeit nur kurz nach der Entstehung der Wirbel einen erhöhten, danach jedoch den normalen laminaren Wert. Als Deutungsmöglichkeit der Meßergebnisse wird ein turbulenzartiger Impulsaustauschvorgang in Übereinstimmung mit Autoren theoretischer Arbeiten angegeben.

In einem weiteren Abschnitt wird das Auswertungsverfahren bezüglich des verwandten Wirbelmodells und der Induktion der Nachbarwirbel einer kritischen Betrachtung unterzogen. Es konnte gezeigt werden, daß das Verfahren vermutlich mit systematischen Fehlern behaftet ist, diese aber größenordnungsmäßig unterhalb der beobachteten Effekte liegen.