Kármán-féle örvénysor
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A Kármán-féle örvénysor a hidro- és aerodinamika fontos jelensége. Nevét Kármán Tódorról kapta, aki első elméleti magyarázatát adta a súrlódó közegbe helyezett testek mögött keletkező turbulens áramlásoknak.
[szerkesztés] A jelenség
Áramló, súrlódó folyadékba vagy gázba helyezett, nem kifejezetten áramvonalas test mögött örvénylő áramlás – örvénytér – keletkezik, amennyiben az áramlás sebessége elér egy adott, nagy sebességet. A test szélein az impulzusmomentum megmaradásának tétele miatt egymással ellentétes irányba forgó örvények jönnek létre, melyeket elég nagy forgási sebesség elérése esetén – tehetetlenségük folytán – magával ragad a súrlódó közeg. Szintén a perdületmegmaradásból következik, hogy a leszakadó örvények egyenként követik egymást és ellenkező forgásirányúak. A leszakadó örvények íly módon kialakuló egymásutánját nevezik Kármán-féle örvénysornak.
[szerkesztés] Kármán-féle örvénysorok a természetben
A Kármán-féle örvényjelenségnek számos megnyilvánlását figyelhetjük meg a természetben.
- Nagy szélben a zászlók lobogását a széleken leszakadó örvények hozzák létre.
- Könnyen elvégezhető hidrodinamikai kísérlet, amikor pálcát vagy vonalzót próbálunk egyenletes, de nagy sebességgel vízben végighúzni. Megfigyelhető, hogy a pálcát és így a kezünket is oldalirányú rezgések akadályozzák az egyenletes haladásban.
- Az előzőhöz hasonlóan, könnyen kivitelezhető aerodinamikai kísérlet, amikor vékony papírlapot húzunk nagy sebességgel a levegőben, a lappal párhuzamos irányban. Ekkor a papírlap berezeg és zizegő hangot ad.
- Szélben oszlopok és rudak zúgó hangját is az okozza, hogy a mögöttük leszakadó örvények rúdon létrehozott rezgésszáma megegyezik a hallható hang rezgésszámával.
- Ha a rezonancia olyan, hogy frekvenciája megegyezik az áramlásba helyezett test sajátfrekvenciájával, akkor a test rezgéseinek kitérése minden határon túl nőhet, így rezonanciakatasztófát okozhat. Ilyen jelenség okozta 1940-ben a Tacoma-szurdok feletti híd összeomlását. A híd széléről periodikusan leváló örvények lengésbe hozták a hídszerkezetet, mely lengések egy idő múlva olyan nagyok lettek, hogy a felfüggesztésre szolgáló huzalok rögzítései elengették a hidat és az a vízbe hullott.
- A légköri jelenségek között is szerepel a Kármán-féle örvényjelenség. Ha huzamosabb ideig nagy sebességű levegő áramlik egy irányba, akkor a földrajzi képződmények (magas hegy, sziget) mögött ugyanúgy örvények keletkezhetnek, mint oszlopok vagy épületek mögött. (Lásd a műholdas felvételt!)
Based on work by