Umweltaerodynamik - Vorlesung

19 May 2026, Bernd Peters

Prof erinnern: Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten Foto aus dem Gemüsegarten

Turbulenzintensität

Zur Beschreibung der Turbulenzintensität liegen verschiedene Ansätze vor:

• logarithmischer Ansatz
• Potenzgesetz ncah Hellmann

In Messungen der Aerodynamik ist die Turbulenzintesität immer auf das $U_{\infty}$ des Windkanals bezogen.
In der Natur ist $U_{\infty}$ meist nicht bekannt, deswegen wird die Turbulenzintensität in der Umweltaerodynamik auf die lokale Geschwindigkeit bezogen

• Turbulenzintensität geht an Wänden gegen unendlich, weil dort die lokale Geschwindigkeit gegen null geht
• Bei Windkanälen ist dies nicht der Fall, weil $U_{\infty}$ konstant und verglichen hoch ist

Man kann näherungsweise annehmen, dass die mittleren Schwankungsgeschwindigkeiten $\sigma_u, \sigma_v, \sigma_w$ innderhalb der Prandtl-Schicht konstant bleiben $\rightarrow$ durch die mit der Höhe zunehmende mittlere Geschwindigkeit $\overline{u}$ nehmen die zugehörigen Turbulenzintensitäten $l_u, l_v, l_w$ dennoch mit der Höhe ab

Kohärenz

Welche maximale Böengeschwindigkeit ist für mein Gebäudedesign noch relevant?

Die Integrallängen der Kohärenzen kann man sich also als Maß für die Ausdehnung der Turbulenzelemente einer bestimmten Frequenz vorstellen

Bedeutung der Kohärenz in der Praxis

• Böenmaximum hat für das Gesamtbauwerk nur dann eine Bedeutung...

// Folie 77

Spektraldarstellung

Wie ist die Varianz eines Prozesses über die Frequenz verteilt?
Ist für die u-Komponente der Geschwindigkeit (also in Windrichtung) der Betrag zur Varianz $\sigma_u^2$ im Frequenzbereich $df$ gleich $S_{uu}(f) \cdot df$

// Diagramm Folie 79 abzeichnen

Nächses Mal: Kolmogoroffscher Kaskadenprozess