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Strömung
Unter Strömung versteht man die Bewegung
von Flüssigkeiten oder Gasen. Die Gesetze strömender
Flüssigkeiten gelten auch für strömende Gase, solange die
Strömungsgeschwindigkeit unter der Schallgeschwindigkeit
bleibt, das heißt die strömenden Gase als praktisch
inkompressibel angesehen werden können. Ursache einer
Strömung sind unter anderem Schwerkraft und
Druckdifferenzen.
Strömungsfeld, stationäre Strömung
Jedes Teilchen einer Strömung hat in
jedem Augenblick eine in Betrag und Richtung bestimmte
Geschwindigkeit. Den Raum, den die strömenden Teilchen
erfüllen, bezeichnet man als Strömungsfeld. Zur
Kennzeichnung der Geschwindigkeitsrichtung der Teilchen
verwendet man Stromlinien. Die an einen Punkt der Stromlinie
gelegte Tangente gibt die Strömungsrichtung in diesem Punkt
an. Die Verhältnisse sind besonders übersichtlich, wenn die
Bahnen der Teilchen mit den Stromlinien übereinstimmen. Die
Strömung nennt man dann stationär.
Reibungsfreie Strömung
Sieht man von Wirbelbildung und vor allem
innerer Reibung ab, spricht man von einer idealen
Flüssigkeit und einer idealen Strömung.
Laminare Strömung
Strömungen mit innerer Reibung aber ohne
Wirbelbildung bezeichnet man als laminar. Die innere Reibung
ist eine Folge der Kraftwirkung zwischen den Molekülen. Im
Gegensatz zur äußeren Reibung, die zwischen den Grenzflächen
zweier Körper auftritt, beobachtet man sie nur im Inneren
des strömenden Mediums zwischen benachbarten
Flüssigkeitsschichten verschiedener Geschwindigkeiten.
Beaufort
Die Windgeschwindigkeit wird
üblicherweise mithilfe der Beaufort-Skala angegeben. In
nachfolgender Tabelle sind die Beaufort-Windstärken mit den
zugehörigen Windgeschwindigkeiten und der metrologischen
Bezeichnung aufgelistet:
|
Stärke nach Beaufort |
Windgeschwindigkeit in Knoten
|
Windgeschwindigkeit in m/s
|
Windgeschwindigkeit in km/h
|
Bezeichnung |
| |
|
|
|
|
|
0 |
0-1 |
0-0,2 |
0-1 |
Windstille |
|
1 |
1-3 |
0,3-1,5 |
1-5 |
Leiser Zug |
|
2 |
4-6 |
1,3-3,3 |
6-12 |
Leichte Brise |
|
3 |
7-10 |
3,4-5,4 |
12-19 |
Schwache Brise |
|
4 |
11-15 |
5,5-7,9 |
20-28 |
Mäßige Brise |
|
5 |
16-21 |
8,0-10,7 |
29-38 |
Frische Brise |
|
6 |
22-27 |
10,8-13,8 |
39-49 |
Starker Wind |
|
7 |
28-33 |
13,9-17,1 |
50-61 |
Steifer Wind |
|
8 |
34-40 |
17,2-20,7 |
62-74 |
Stürmischer Wind |
|
9 |
41-47 |
20,8-24,4 |
75-88 |
Sturm |
|
10 |
48-55 |
24,5-28,4 |
89-102 |
Schwerer Sturm |
|
11 |
56-63 |
28,5-32,6 |
103-117 |
Orkanartiger Sturm |
|
12 |
>64 |
>32,7 |
>117 |
Orkan |
1. Hitzdraht:
Beim Heißfilm-Anemometer (HFA, "Hot Film
Anemometer") wird ein elektrischer Widerstand in Form eines
dünnen, strukturierten Metallfilms ("Heizer") auf ein
Trägersubstrat aufgebracht. Im Betriebszustand wird der
Heizer auf die Heizertemperatur gebracht. Eine
vorbeiziehende (Luft-) Strömung kühlt den Heizer ab, bis
sich ein Gleichgewicht zwischen elektrisch zugeführter Wärme
und der thermisch abgeführten Wärmemenge einstellt.
2. Halbschalen-Anemometer:
Der Klassiker in der meteorologischen Windmesstechnik. Je
nach Konstruktion Anlaufwerte zwischen 0,1 m/s und 1 m/s.
Beheizte und unbeheizte Ausführungen verfügbar.
3. Ultraschall Ein Ultrasonic Anemometer besteht aus Ultraschall-Wandlern,
die sich gegenüberstehen. Die dadurch gebildeten
Messstrecken stehen senkrecht zueinander. Die Wandler
arbeiten sowohl als Schallsender als auch als
Schallempfänger. Über die Steuerungselektronik wird die
jeweilige Messstrecke und deren Messrichtung angewählt. Mit
dem Start einer Messung läuft eine Sequenz von mehreren
Einzelmessungen in alle 4 Richtungen der Messstrecken mit
maximaler Geschwindigkeit ab. Die Messrichtungen
(Schallausbreitungsrichtungen) verlaufen im Uhrzeigersinn
rotierend, zuerst von Süd nach Nord, dann von West nach Ost,
von Nord nach Süd und schließlich von Ost nach West. Daraus
werden die Mittelwerte gebildet. |
