Blatt · Strömung
Strömung — Flüssigkeit zum Anfassen
Wasser lässt sich nicht zusammendrücken. Aus dieser einen Forderung folgt fast alles: Jede Bewegung muss sich sofort im ganzen Feld ausgleichen, und dieser Ausgleich erzeugt die Wirbel. Hier läuft eine Flüssigkeit in Echtzeit — mit der Maus hineinfahren und rühren. Und weil ein hübsches Bild noch kein Beweis ist, misst dieses Blatt zwei Dinge nach, die man unabhängig kennt: wie schnell ein Wirbel zerfallen muss, und wie oft eine Wirbelstraße hinter einem Hindernis schwingt.
Eine Strömungsrechnung sieht immer beeindruckend aus — auch die falsche. Geprüft wird deshalb gegen Dinge, die außerhalb dieses Blattes feststehen: dass ein Taylor-Green-Wirbel mit exp(−2νk²t) zerfällt, dass eine Wirbelstraße mit einer Strouhal-Zahl um 0,2 schwingt, und dass nach dem Druckausgleich nichts mehr quillt. Der Prüflauf dauert etwas — er rechnet mehrere Strömungen von vorn.
noch nicht geprüft
Warum es einen Druck braucht
Die Bewegung allein erzeugt Stellen, an denen Flüssigkeit entstehen oder verschwinden müsste — was nicht geht. Der Druck ist genau das Feld, das diese Quellen wegräumt: Er wird so bestimmt, dass sein Gefälle die Bewegung gerade quellenfrei macht. Das ist kein Zusatz, sondern der Kern jedes Schritts — und der teuerste Teil der Rechnung.
Warum das Gitter versetzt ist
Liegen Druck und Geschwindigkeit auf denselben Punkten, sehen sie einander nur über den übernächsten Nachbarn — und ein Schachbrettmuster im Druck bleibt unsichtbar. Auf einem versetzten Gitter sitzen die Geschwindigkeiten auf den Zellwänden und der Druck in der Mitte; damit passen Differenz und Gefälle zusammen. Der Unterschied ist messbar: Faktor tausend in der verbliebenen Quellstärke.
Was die Zahl 0,2 bedeutet
Hinter einem angeströmten Zylinder lösen sich Wirbel abwechselnd ab, nicht gleichzeitig. Die Ablösefrequenz f, der Durchmesser D und die Anströmung U bilden eine Zahl ohne Einheit: St = f·D/U ≈ 0,2 — über einen weiten Bereich fast konstant. Deshalb summen Freileitungen im Wind, und deshalb bekommen Schornsteine Wendel.
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