Liczba Strouhala

Liczba Strouhala – jedna z liczb podobieństwa stosowanych w mechanice płynów (hydrodynamice, aerodynamice i reologii). Liczba ta służy do ustalania podobieństwa przepływów niestacjonarnych o charakterze pulsacyjnym: dwa pulsacyjne przepływy niestacjonarne są podobne, jeśli charakteryzują się takimi samymi liczbami Reynoldsa i Strouhala.

Definicja

Zgodnie ze standardem ISO 31-12:1992 (Quantities and Units: Characteristic Numbers) liczbę Strouhala definiuje się wzorem:

$\text{Sr}=\frac{lf}{u},$

gdzie:

$l$ – długość charakterystyczna zagadnienia,

$f$ – częstotliwość charakterystyczna dla danego zagadnienia,

$u$ – prędkość charakterystyczna płynu.

Częstotliwość charakterystyczna $f$ to pewna częstotliwość określająca zmienność ruchu płynu w czasie. Np. dla opływu ciała stałego wykonującego drgania (lub obroty), jako $f$ przyjmuje się częstotliwość tych drgań (obrotów).

Znaczenia prędkości i długości charakterystycznej są takie same, jak dla liczby Reynoldsa.

Inne definicje

W literaturze naukowej (np. Landau, Lifszic 1994) spotyka się też inną, nierównoważną definicją liczby Strouhala:

$\text{S}=\frac{u\tau }{l},$

gdzie $u$ i $l$ mają takie samo znaczenie, jak powyżej, a

$\tau =1/f,$

to czas charakterystyczny dla danego zagadnienia.

Liczby $\text{Sr}$ i $\text{S}$ wiąże zależność

$\text{S}=\frac{1}{\text{Sr}}.$

Zastosowanie i znaczenie liczby Strouhala

Wartość liczby Strouhala stosuje się jako kryterium charakteryzujące przepływy niestacjonarne o charakterze pulsacyjnym: dwa przepływy są podobne, jeśli charakteryzują się takimi samymi liczbami Reynoldsa i Strouhala.

Do zagadnień, w których wykorzystuje się liczbę Strouhala, należą m.in. opływ drgającej struny, teoria śmigła oraz opis wirów w ruchu turbulentnym (por. ścieżka von Karmana).

Pochodzenie nazwy

Termin liczba Strouhala pochodzi od nazwiska czeskiego fizyka Vincenca Strouhala (1850–1922).

Bibliografia

• L.D. Landau, E.M. Lifszyc, Hydrodynamika, WNT, Warszawa 1994.