In Wikipedia wurde in Bezug auf die Reynolds-Zahl (Re) angegeben, dass „laminare Strömung auftritt, wenn Re<2300 und turbulente Strömung auftritt, wenn Re>4000. In einer anderen Wiki-Datei, die sich auf die Kármán-Wirbelstraße bezieht, wurde angegeben, dass „eine Wirbelstraße nur sein wird beobachtet über einen bestimmten Bereich von Reynolds-Zahlen (Re), typischerweise über einem begrenzenden Re-Wert von etwa 90. Laut Wiki „wird der Begriff Kármán-Wirbelstraße (oder eine von Kármán-Wirbelstraße) in der Fluiddynamik verwendet, um ein sich wiederholendes Muster von zu beschreiben wirbelnde Wirbel, die durch die instationäre Trennung der Strömung einer Flüssigkeit über stumpfen Körpern verursacht werden. Bezieht sich dieses „instationär“ nicht auf Turbulenzen? Wenn ja, wie ist es dann möglich, dass Wirbel einen so niedrigen Wert von Re haben? Ist „je höher die Turbulenz, desto höher der Wirbeleffekt“ eine richtige Aussage?
Turbulenz ist nicht dasselbe wie Unstetigkeit – eine Wirbelstraße ist nicht unbedingt ein turbulentes Phänomen. Betrachten Sie als Analogie, die ich (aus irgendeinem Grund) leichter verständlich finde, ein Konvektionsexperiment, bei dem wir eine Flüssigkeit unten erhitzen und oben abkühlen. Unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes für die Temperaturdifferenz wird die Wärme nur noch durch Diffusion übertragen und es findet keine Massenströmung statt. Etwas höher und wir bekommen eine Instabilität, was zur Bildung einer Konvektionszelle führt. In diesem Fall bewegt sich die Flüssigkeit, aber sie bewegt sich immer noch laminar. Wenn wir die Temperaturdifferenz erhöhen, nimmt die Geschwindigkeit der Strömung zu, und erst wenn wir die Temperatur etwas mehr erhöht haben, wird die Strömung turbulent.
Wirbelstraßen sind ähnlich. Ab einem bestimmten Wert der Reynolds-Zahl bildet sich die Wirbelstraße. Der Fluss ist jetzt zeitabhängig, aber er ist periodisch und immer noch relativ einfach vorherzusagen. Wenn die Strömung noch weiter erhöht wird, drehen sich die Wirbel so schnell, dass sich kleinere Wirbel bilden, um ihre kinetische Energie abzubauen. Erst an diesem Punkt wird die Strömung unvorhersehbar und chaotisch, was wir als turbulent bezeichnen. Ich schätze, man kann so etwas sagen wie: Eine Kármán-Wirbelstraße ist eine Strömung, die auf einer räumlichen Skala instabil ist, aber damit eine Strömung als turbulent bezeichnet werden kann, muss sie über einen weiten Bereich von Skalen instabil sein.
Der Punkt, an dem die Strömung turbulent wird, ist sehr empfindlich gegenüber der Strömungsgeometrie. Der von Ihnen angegebene Wert von 2.300 gilt für Strömungen in glatten Rohren. Um ein Beispiel zu nehmen, die Strömung um eine Kugel wird bei einem Re von etwa 1 nicht mehr laminar. Die Strömung wird zunehmend turbulent, wenn Sie die Reynolds-Zahl erhöhen, bis die Wirbelablösung bei etwa Re = 50 beginnt.
Bernhard