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Kugelumströmung

eines der Probleme der Hydrodynamik, speziell der Umströmung von Körpern, für die bei laminarer Strömung eine vollständige Lösung der Navier-Stokes-Gleichung gelungen ist. Durch Integration des Druckes über die Kugeloberfläche erhält man für Reynolds-Zahlen Re, die klein gegen Eins sind (schleichende Strömung), die Kraft F, die durch die Strömung mit der Anströmgeschwindigkeit v auf die Kugel mit dem Radius r wirkt: Kugelumströmung (Stokessches Reibungsgesetz, m: dynamische Viskosität). Diese Gleichung ermöglicht eine einfache Methode zur Bestimmung der dynamischen Viskosität (Höppler-Kugelfallviskosimeter). Der Widerstandsbeiwert (cW-Wert) für Reynoldszahlen Re < 1 ist dann durch 24 / Re gegeben. Für grössere Reynolds-Zahlen 100 < Re < 3 × 105 tritt bei der Kugelumströmung jedoch Grenzschichtablösung auf, die zur Erhöhung des Strömungswiderstandes beiträgt. Der cW-Wert einer Kugel liegt dann bei etwa 0,3-0,4.

 

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