KármánVortexStraße

Die Kármán-Vortex-Straße ist ein periodisches Muster von abwechselnd abwerfenden Wirbeln im wake hinter einem Hindernis in einer Strömung. Sie tritt typischerweise hinter zylindrischen oder anderen stumpfen Körpern auf und entsteht, wenn die Strömung am Hindernis Wirbel von der Ober- und Unterseite abreißt, die sich in einer regelmäßigen Abfolge nachfolgend hinter dem Hindernis fortsetzen. Das Muster kann in Luft oder Wasser beobachtet werden und wird oft durch Rauch, Partikel oder durch Messungen sichtbar gemacht.

Die Entstehung hängt von der Strömungsgeschwindigkeit, der Größe des Hindernisses und der Fluidviskosität ab. Die Frequenz der Wirbelabgabe f lässt sich über die Strouhal-Zahl St ausdrücken: fD/U = St, wobei D der charakteristische Durchmesser des Hindernisses und U die Strömungsgeschwindigkeit ist. Für zylindrische Hindernisse liegen typisch die Reynolds-Zahlen Re = UD/ν im Bereich von etwa 10^3 bis 10^5, und St liegt meist um 0,2, wobei Werte je nach Form und Re variieren.

Historisch geht der Begriff auf Theodore von Kármán zurück, der das Phänomen im frühen 20. Jahrhundert beschrieb. In der technischen Praxis ist die Wirbelstraße von Bedeutung, weil der wechselnde Druck hinter dem Hindernis zu mechanischen Schwingungen führen kann, etwa an Brückenpfeilern, Offshore‑Pipelines oder Schornsteinen. Messmethoden umfassen Windkanalexperimente, Rauch- oder Partikelvisualisierung, Hot-Wire-Anemometrie und moderne PIV-Verfahren, die die Frequenz der Wirbelabgabe erfassen.