Friedrich Balck > Biosensor > Versuche > Strömung-wirbel

Beobachtungen:

Strömung -Wirbel

10. "Ostwind" Periode
"East wind" period

siehe auch Wirbel und Wirbelstrassen seums.htm#kapitel-04

Abb. 00: Farben invertiert, Vorlage ähnlich wie Abb. 10-06-13:

10. "Ostwind" Periode
    "East wind" period

10.1 Wirbelstrukturen in der Feinstofflichkeit als Erklärung,
        Vortex structures in the subtle as an explanation

10.5 Wirbelstrukturen
     Vortical structures

10.6 Überlagerung von Wirbeln bei zwei Hindernissen
    Superposition of vortices with two obstacles

10.7 Strömung an einem Blech
Flow at a sheet metal

von stroemung.htm

10.1 Wirbelstrukturen in der Feinstofflichkeit

Ein von einer Grenzfläche umrandeter Bereich von Materie soll sich relativ zu einem anderen Medium bewegen.

Strahl
Strom
Fluß
Bündel

Fluß, Bach, Wasserstrahl, Dampfstrahl, Luftstrahl, Luftstrom,
Lichtstrahl, Lichtbündel,
Wärmestrom,
elektrischer Strom,
Teilchenstrom,
dielektrischer Fluß, magnetischer Fluß
.....

Dann gibt es in der Regel Wirbel in den Randbereichen der Grenzfläche. *
Dies gilt nicht nur in der Grob- sondern auch in der Feinstofflichkeit.

Die Bereiche mit den Wirbeln können somit als Detektor auch für einen feinstofflichen Strom dienen.

siehe auch 4.4.3.2 Wirbelzonen als Detektor für Strömungen waerme-strahlung.htm#kapitel-04-04-03-02

----------------
* In der Meßtechnik für Fluide gibt es Durchflußmesser, die an einem künstlichen Hindernis die Anzahl der Wirbel pro Zeit und daraus die Durchflußgeschwindigkeit bestimmen. VORTEX-Messung, Wirbel-Durchflußmesser usw.

Abb. 10-01-01: Ein Hindernis wird in einer ruhenden Flüssigkeit nach links bewegt.
Die verdrängte Flüssigkeit fließt seitlich an dem Hindernis vorbei und strömt zurück. Aus der Sicht eines Beobachters ist die Fließgeschwindkeit am Rand des Löffels erhöht.
An obstacle is moved to the left in a fluid at rest.
The displaced liquid flows laterally past the obstacle and flows back. From an observer's point of view, the flow velocity is increased at the edge of the bucket.

aus bewegte-materie-oszillierend.htm#kapitel-10-01
Abb. 10-01-04: In einer Badewanne befinden sich etwa 5 cm Wasser. Ein Scheinwerfer leuchtet die Szene von oben aus. Damit lassen sich unterschiedliche Krümmungen auf der Wasseroberfläche gut sichtbar machen. Nachdem ein Holzlöffel ruckartig nach links beschleunigt wurde, entstand dieses Bild.
There is about 5 cm of water in a bathtub. A spotlight illuminates the scene from above. This makes it easy to visualize different curvatures on the water surface. After a wooden spoon was jerkily accelerated to the left, this image was created.(FB)

Abb. 10-01-02: Beladenes Frachtschiff im Rhein-Main-Donau-Kanal nördlich von Hilpoltstein.
Loaded cargo ship in the Rhine-Main-Danube Canal north of Hilpoltstein. (FB)

Abb. 10-01-03: Es gibt neben dem Schiff zwei Strömungsrichtungen
orange: Mitnahme des Wasser durch die Schiffwand
grün: rückströmendes Wasser
There are two flow directions next to the ship
orange: entraining water through the ship's wall
green: backflowing water
20190620_142311.mp4

10.5 Wirbelstrukturen
Vortex structures

Abb. 10-05-01: Ortsfeste Strukturen bei einem Bach. video: 20230408_141923.mp4
Stationary structures at a creek. (FB)

Abb. 10-05-02: Zwei kleine Hindernisse in einer nahezu laminaren Wasserströmung machen sich durch eine vergleichsweise riesige Struktur auf der Wasseroberfläche bemerkbar.
Die Strukturen an der Oberfläche sind bei reflektiertem Licht gut zu erkennen. Bei dieser vergleichsweise langsamen Anströmung bildet sich vor dem linken Hindernis eine Kette von (> sieben) Wellenbergen und -Tälern aus (Bugwelle) und in Strömungsrichtung dahinter ein Feld mit Bergen und Tälern sowie diagonalen Wellenzügen.
Two small obstacles in a nearly laminar water flow make themselves noticeable by a comparatively huge structure on the water surface.
The structures on the surface are clearly visible in reflected light. In this comparatively slow inflow, a chain of (> seven) wave crests and troughs forms in front of the left obstacle (bow wave) and a field of crests and troughs as well as diagonal wave trains behind it in the direction of flow.

aus wasser-wellen.htm
Abb. 02a: Im Zellerfelder Kunstgraben fließt das Wasser, Hindernisse versperren den Weg. Wie bei den Bugwellen eines Schiffes bilden sich Strukturen aus. Entgegen zur Strömungsrichtung bewegen sich Wellen vom Hindernis weg, die kleineren Wellenlängen sind den größeren voraus.
Water flows in the Zellerfelder Kunstgraben, obstacles block the way. Like the bow waves of a ship, structures form. Waves move away from the obstacle against the direction of flow, the smaller wavelengths are ahead of the larger ones.
(FB)

wirbelstrasse-800px-von_karman_vortices_off_rishiri_island,_japan-a_g-h.jpg

Abb. 10-05-03: In einer Strömung von links nach rechts hat sich eine Wirbelstrasse gebildet, in der sich rechts- und linksdrehende Wirbel abwechseln. Kármán Wirbelstrasse
In a flow from left to right, a vortex strait has formed in which right- and left-turning vortices alternate. Kármán vortex street

https://fr.wikipedia.org/wiki/All%C3%A9e_de_tourbillons_de_Karman#/media/File:Von_Karman_vortices_off_Rishiri_Island,_Japan.jpg

Abb, 10-05-04: Es bläst der Wind von links nach rechts. Am Fahnenmast entstehen Wirbel, die nach rechts wandern. Diesen folgt das Tuch der Fahne und macht sie bei passender Beleuchtung als Hell- Dunkel-Streifen sichtbar. Aus der Sicht der Kamera erscheint der Eindruck einer ebenen Welle.
The wind blows from left to right. On the flagpole, swirls are created that move to the right. The flag cloth follows these and makes them visible as light-dark stripes with suitable lighting. From the camera's point of view, the impression of a flat wave appears. (FB)

Abb. 10-05-05:

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-01-03a
Abb. 03-01-17: Kondensstreifen mit regelmäßiger Struktur. Ein Abbild der Wirbelringe.
In der auf dem Foto oberhalb liegenden Dunstschicht, erscheinen die Wirbel als Schattenstreifen.
Contrails with regular structure. An image of the vortex rings.
In the haze layer above in the photo, the vortices appear as shadow stripes.(FB)

Abb. 10-05-06: Kondensstreifen mit regelmäßiger Struktur.

aus seums.htm und maxwell-drei
Abb. 04-11: Ketten von Wirbeln in einem Kondensstreifen
Chains of vortices in a contrail (FB)

Abb. 10-05-07: Warme Luft über einer Kerzenflamme erzeugt Wirbel. Schlierenoptik mit Sonnenlicht.
Warm air above a candle flame creates swirls. Streak optics with sunlight.

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-01-03a
Abb. 03-01-19: Schlieren über einer brennenden Kerze. Abbildung durch Sonnenlicht
Streaks above a burning candle. Image by sunlight (FB)

Abb. 10-05-08: Periodisch ausgestoßener Dampf beim Losfahren erzeugt Wirbelstrukturen.
Brockenbahn September 2013.
Periodically emitted steam when driving off creates vortex structures. (FB)

Abb. 10-05-09: Kontinuierlich ausgeblasener Rauch
Continuously blown out smoke

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-01a
Abb. 03-01-11: Regelmäßige Abfolge von Wirbeln beim Kraftwerk Buschhaus
Regular sequence of vortices at the Buschhaus power plant
(FB)

Abb. 10-05-10: In einen gleichmäßig von links nach rechts fließenden Wasserstrom wird ein dünner Tintenstrahl injiziert. Es bildet sich eine Kette von Wirbeln.
A thin jet of ink is injected into a stream of water flowing steadily from left to right. A chain of vortices is formed. (FB)

Abb. 10-05-11:Zwei Wasserstrahlen kreuzen sich in unterschiedlicher Höhe.
Jeder Strahl ist am Auslaß aus dem Schlauch noch zusammenhängend. Es gibt allerdings Wirbel mit periodischen Einschnürungen. Dabei folgt in jedem Strahl auf eine links/rechts Einschnürung eine nach oben/unten und umgekehrt. Im weiteren Verlauf lösen sich die einzelnen Abschnitte in einzelne Tropfen auf.
Two water jets cross at different heights.
Each jet is still coherent at the outlet from the hose. However, there are vortices with periodic constrictions. Here, a left/right constriction is followed in each flow by one up/down and vice versa. As the stream progresses, the individual sections break up into individual droplets. (FB)

Abb. 10-05-12: Wasser mit kleinen Plastik-Teilchen strömt von rechts nach links.
Hinter dem scheibenförmigen Hindernis bilden sich Wirbel. Der erste ist CCW, der nächst (noch unvollständig) CW.
Water with small plastic particles flows from right to left.
Vortices form behind the disk-shaped obstacle. The first is CCW, the next (still incomplete) CW.
(FB)

Abb. 10-05-13: Das Hindernis hat scharfe Kanten. Links dahinter kommen einige Teilchen fast zur Ruhe, andere bilden einen Wirbel.
The obstacle has sharp edges. On the left behind it, some particles almost come to rest, others form a vortex. (FB)

Abb. 10-05-14: bei höherer Geschwindigkeit des Wassers hat sich ein Wirbel gebildet.
at higher speed of the water has formed a vortex. (FB)

Abb. 10-05-15: jetzt sind schon zwei gegenläufige Wirbel zu sehen.
now two counter-rotating vortices can already be seen. (FB)

Abb. 10-05-16: Schornsteinwendel, dämpft die Wirbelbildung in Luv und verhindert seitliche Schwingungen des Schornsteins. https://de.wikipedia.org/wiki/Scruton-Wendel
Chimney spiral, dampens the vortex formation upwind and prevents lateral vibrations of the chimney.

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-08-03
Abb. 08-03-02: Schornsteinwendel, dämpft die Vibrationen des Rohres bei Seitenwind.
Scruton-Wendel, auch Scruton-Spirale genannt (FB)

Hindernisse mit Wirbeln in einer Wasserströmung. Die Wirbel- und Wellen-Struktur ist nahezu ortsfest.
Das Wasser allerdings bewegt sich dabei, wie man an auf der Oberfläche schwimmenden Teilchen beobachten kann.

Obstacles with vortices in a water flow. The vortex and wave structure is almost stationary.
The water, however, moves in the process, as can be observed in particles floating on the surface.

Abb. 10-05-17: In einem Bach strömt Wasser von rechts nach links.
An einem Hindernis (ein kleiner Ast) ist eine großflächige Struktur auf der Wasseroberfläche entstanden. Nicht nur hinter dem Hindernis, sondern auch vor dem Hindernis ist dessen Wirkung erkennbar. (Bugwelle)
In a stream, water flows from right to left.
An obstacle (a small branch) has created a large-scale structure on the water surface.
Not only behind the obstacle, but also in front of the obstacle its effect can be seen. (bow wave) (FB)

Abb. 10-05-18: Rechts sieht man die aus vielen Halbkreisen bestehende Bugwelle, die im weiteren Verlauf in Strömungsrichtung das Hindernis V-förmig umschließt. Dahinter (im Schatten) des Hindernisses ist eine schmale Wirbelkette (roter Kasten) zu sehen. Dort wechseln links- und rechtsdrehende Wirbel einander ab und entfernen sich dabeivom Hindernis.
On the right, you can see the bow wave consisting of many semicircles, which in the further course encloses the obstacle in a V-shape in the direction of the flow. Behind (in the shadow of) the obstacle, a narrow vortex chain (red box) can be seen. There, left- and right-turning vortices alternate and move away from the obstacle. (FB)

Abb. 10-05-19: andere Perspektive (FB)

Abb. 10-05-20: Ähnliche Struktur bei einem anderen Hindernis.
Similar structure with another obstacle. (FB)

Abb. 10-05-21: Das Wasser fließt von links nach rechts.
Hinter dem Hindernis am linken Bildrand entsteht eine Wirbelstrasse.
The water flows from left to right.
Behind the obstacle at the left edge of the image, a vortex street is created. (FB)
RRRRRRRRR RRRRRRR
LLLLLLLLLLL

Abb. 10-05-22: Ausschnitte aus dem Video 20230322_140600.mp4
Die kreisrunden Strukturen bewegen sich nach rechts, während links neue entstehen.
Excerpts from the video 20230322_140600.mp4
The circular structures move to the right, while new ones appear on the left. (FB)
xxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxx xxxxxxxxxxx

Abb. 10-05-23:
xxxxx xxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxx xxxxxxxxxxx
(FB)

Abb. 10-05-24:
                            xxxxxxxxx                 xxxxxxxxxxx                         xxxxxxxxxxx
              xxxxxxxxxx xxxxxxxxxx    xxxxxxxxxxx
(FB)

Abb. 10-05-25:
xxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxx
xxxxx xxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxx
(FB)

10.6 Überlagerung von Wirbeln bei zwei Hindernissen
Superposition of vortices with two obstacles

Abb. 10-06-01: Ein ruhendes Hindernis in laminarer Strömung, die Struktur ist nahezu ortsfest.
One stationary obstacle in laminar flow, the structure is nearly stationary.
(FB)

Abb. 10-06-02: wie Abb. 10-05-12:
Bei der Überlagerung der Strukturen von beiden Hindernissen entstehen regelmäßige Strukturen.
When the structures of both obstacles are superimposed, regular structures are formed.
(FB)

Abb. 10-06-03: zwei Hindernisse mit leicht unterschiedlichem Einfluß, das linke wirkt intensiver.
gelbe Kästen: nahezu ortsfeste Maxima und Minima.
Two obstacles with slightly different influence, the left one has a more intensive effect.
yellow boxes: almost stationary maxima and minima

Abb. 10-06-04: Zwei stationäre Hindernisse in laminarer Strömung von links nach rechts. Die Wirbel- und Wellenstrukturen überlagern sich in Abflußrichtung in der Mitte hinter den Hindernissen. Dort bilden die Wellenfronten ein Kreuzmuster, eine "Wirbelkreuzung".
Two stationary obstacles in laminar flow from left to right. The vortex and wave structures overlap in the downstream direction in the center behind the obstacles. There, the wave fronts form a cross pattern, a "vortex intersection". (FB)

Abb. 10-06-05: zwei natürliche Hindernisse (weiß), Wellenfronten (rot und blau) und eine "Wirbelkreuzung" (gelb)
Two natural obstacles (white), wave fronts (red and blue) and a "vortex intersection" (yellow). (FB)

Abb. 10-06-06: Zwei rote Eisenstangen geben definierte Bedingungen für den gleichen Versuch.
Die Linie zwischen beiden Pfosten ist senkrecht zur Strömungsrichtung. Damit kann sich ein symmetrisches Muster auf der Wasseroberfläche ausbilden. Etwa in der Bildmitte ist der erste Schnittpunkt der V-förmigen Randstrukturen ("Wirbelkreuzung"). In Strömungrichtung weiter nach rechts gibt es weitere nahezu ortsfeste gleichartige Punkte.
Two red iron posts give defined conditions for the same experiment.
The line between the two posts is perpendicular to the direction of flow. This allows a symmetrical pattern to form on the water surface. Approximately in the center of the picture is the first intersection of the V-shaped edge structures. ("vortex intersection") Further to the right in the direction of flow, there are other nearly stationary similar points. (FB)

Abb. 10-06-07: Das Video zeigt: die "Wirbelkreuzung" ist nahezu ortsfest.
The Video shows: the "vortex intersection" is almost stationary.
VIDEO: 20230329_112403.mp4 (FB)

Abb. 10-06-08: In regelmäßigen Abständen gibt es weitere "Wirbelkreuzungen"
At regular intervals there are further "vortex intersections".(FB)

Unterschiedliche Breite der Öffnung

Abb. 10-06-09: Gummistiefel als ideale Hindernisse mit optimaler Kameraposition und Einstellmöglichkeit für die Breite, dicht beieinander: noch keine V-förmige Struktur auf der Mittellinie zu sehen.
Rubber boots as ideal obstacles with optimal camera position and adjustment possibility for the width, close together: no V-shaped structure on the center line to be seen yet. (FB)

Abb. 10-06-10: etwas weiter auseinander, Beginn einer V-förmigen Struktur und einer "Wirbelkreuzung"
somewhat further apart, beginning of a V-shaped structure and a "vortex intersection" (FB)

Abb. 10-06-11:

Abb. 10-06-12: Stiefel weiter auseinander, mehr als vier "Wirbelkreuzungen" in Reihe
Boots further apart, more than four "vortex crossings" in series (FB)

Abb. 10-06-13: (FB)

Abb. 10-06-14: (FB)

Abb. 10-06-15: (FB)

Abb. 10-06-16: (FB)

Abb. 10-06-17: je weiter der Abstand der Stiefel ist, um so weiter ist der Weg bis zum Beginn der Wirbelkreuzungen.
the further the distance between the boots, the further the distance to the beginning of the vortex intersections. (FB)

Abb. 10-06-18: Mit zunehmendem Abstand der Hindernisse (blau) wächst auch der Abstand der Kreuzungspunkte (gelb).
As the distance of the obstacles (blue) increases, so does the distance of the crossing points (yellow). (FB)

Abb. 10-06-19:

Abb. 10-06-20:

Abb. 10-06-21: An einem Bach mit Fließrichtung von links nach rechts ist links im Bild ein kleiner Anstau. Von da aus fließt das Wasser über eine schwache Gefällestrecke.
On a stream flowing from left to right, there is a small impoundment on the left of the picture. From there, the water flows over a weak downward slope. (FB)

Abb. 10-06-22: Von den beiden Ufer gehen V-förmige Strukturen aus, die sich im weiteren Verlauf der Strömung zu einem großflächigem regelmäßigem Muster überlagern.
V-shaped structures emanate from the two banks and overlap as the flow continues to form a large-scale regular pattern. (FB)

Abb. 10-06-23: Das regelmäßige Muster mit Bergen und Tälern reicht viele Meter weit.
The regular pattern with mountains and valleys reaches many meters. (FB)

Abb. 10-06-24: Berge und Täler wie im Rautenmuster angeordnet.
Mountains and valleys arranged as in diamond pattern (FB)

Zusammenfluß von zwei kleinen Bächlein mit natürlicher Markierung der Grenzfläche
Confluence of two small streams with natural marking of the interface

Abb. 10-06-25: Von oben kommt klares Wasser, von rechts trübes Wasser. Der Abfluß ist auf der linken Seite. Am Übergang bilden sich gut sichtbar Wirbel aus.
Clear water comes from above, turbid water from the right. The outflow is on the left side. At the transition, vortices form in a clearly visible way. (FB)

Abb. 10-06-26: Bild 180° gedreht: Strömung von links / unten weiter nach rechts.
Image rotated 180°: flow from left / bottom further to the right.
Video 20230330_142845.mp4

Abb. 10-06-27: Strömung von links nach rechts.
Natürliche Hindernisse im Bach erzeugen eine Kette von "Wirbelkreuzungen"
Flow from left to right. Natural obstacles in the stream create a chain of "vortex intersections". (FB)

Abb. 10-06-28: Die Kette von "Wirbelkreuzungen" reicht bis zum rechten Bildrand.
The chain of "vortex intersections" extends to the right edge of the image. (FB)

10.7 Strömung an einem Blech
Flow at a sheet metal

Abb. 10-07-01: Aluminiumblech in Strömungsrichtung, rechts das Stativ mit den Hindernissen für die obigen Versuche.
Aluminum sheet in flow direction, on the right the tripod with the obstacles for the above experiments. (FB)

Abb. 10-07-02: Blech exakt in Strömungsrichtung, symmetrisches Wellenbild auf beiden Seiten.
Es gibt eine Bugwelle und eine Heckwelle.
Plate exactly in the direction of flow, symmetrical wave pattern on both sides.
There is a bow wave and a stern wave. (FB)

Abb. 10-07-03: gleiche Situation: Blech exakt in Fließrichtung
same situation: sheet metal exactly in flow direction
(FB)

Abb. 10-07-04: Blech um einige Grad in Fließrichtung nach links geschwenkt. Das Wellenbild ist nicht mehr symmetrisch. Es gibt einen Wirbelbereich entlang der oberen Hälfte. Die feinen Wellenfronten der Heckwelle sind nur noch im Bereich der unteren Hälfte.
Plate swiveled a few degrees to the left in the direction of flow. The wave pattern is no longer symmetrical. There is a vortex area along the upper half. The fine wave fronts of the tail wave are only in the area of the lower half. (FB)

Abb. 10-07-05: Strömung am Heck eines Schiffs.
Flow at the stern of a ship.

Literatur: b-literatur.htm