Turbulente Strömung

Stichpunkte

Allgemein
	bei der Verwirbelungen auf allen Größenskalen auftreten. Diese Strömungsform ist gekennzeichnet durch meist dreidimensionale
	Gedränge) ist die Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen
	instationäre Bewegungen der Fluidteilchen
	Gewühl
	Die turbulente Strömung (von lat. turbulentus - unruhig; zu lat. turba - lärmende Unordnung
	scheinbar zufällige
	Die verstärkte Diffusion aufgrund der Fluktuationsbewegung ist eine der wichtigsten Eigenschaften turbulenter Strömungen
	Sie liegt um mehrere Zehnerpotenzen über der molekularen Diffusion
	Diese turbulente Querdiffusion führt dazu
	dass z.B. die Verluste in einer Rohrströmung anwachsen
	Während der Druckverlust bei einer laminaren Rohrströmung proportional zur mittleren Geschwindigkeit ist
	ist er in einer turbulenten Strömung proportional zum Quadrat der mittleren Strömungsgeschwindigkeit
	Zur Darstellung des Unterschiedes zwischen laminarer Strömung und turbulenter Strömung hat der Physiker Osborne Reynolds im Jahr 1883 einen Färbeversuch einer Wasserströmung in einer Rohrleitung vorgenommen und festgestellt
	dass sich die Verwirbelung in der Rohrleitung erst ab einer Grenzgeschwindigkeit einstellen kann
	Als Beurteilungskriterium wird hierzu die Reynolds-Zahl Re angewandt
	Diese ist wie folgt definiert <math> {mathrm {Re}} = {{{v l}} over {nu}} <math>
	wobei <math>v<math> der Betrag einer charakteristischen Strömungsgeschwindigkeit
	l eine charakteristische Länge sowie <math>nu<math> die kinematische Viskosität des strömenden Mediums ist
	Ab einem kritischen Wert Rekrit von ca
	2300 (<math>v<math> = mittlere Strömungsgeschwindigkeit
	<math>l<math> = Rohrleitungsdurchmesser) wird die laminare Rohrströmung instabil und geht bei vorhandenen äußeren Störungen in eine turbulente Strömungsform über
	Bei Außenströmungen
	z.B. über einen Tragflügel geht die laminare Grenzschicht ab Rekrit = 105 - 106 in eine turbulente Grenzschicht über
	Für andere Strömungskonfigurationen gelten jeweils andere kritische Reynoldszahlen. Lewis Fry Richardson legte 1922 die Grundlage für die weitere Turbulenzforschung
	indem er die heutige Vorstellung dieses Phänomens begründete
	durch den Zerfall von Wirbeln durch alle Skalen hindurch transportiert und bei kleinsten Skalen in Form von Wärme dissipiert (Energiekaskade)
	Nach seiner wegweisenden Interpretation wird bei einer turbulenten Strömung die Energie auf großer Skala zugeführt
	Die Theorie der Turbulenz wurde von Andrei Nikolajewitsch Kolmogorow in seinen Arbeiten von 1941 und 1962 wesentlich vorangetrieben
	als er das Skalenargument von Richardson durch eine Ähnlichkeitshypothese statistisch auswerten und damit das sog
	Kolmogorov-5/3-Gesetz herleiten konnte. [Bearbeiten]
Beispiele für turbulente Strömung
	Wirbel und Strudel in Flüssen der Rauch einer Zigarette in einer ruhenden Umgebung zeigt anfänglich eine laminare (Schicht-)Strömung
	wohingegen die Mischung zweier Farben meist einer laminaren Mischung entspricht [Bearbeiten]
	die nach einer bestimmten Steighöhe dann deutlich sichtbar turbulent wird die Milch im Kaffee mischt sich ebenfalls mit einer turbulenten Strömung
Siehe auch
	Muster en:turbulent flow sl:turbulentni tok
	Chaostheorie

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