Übersicht:

Ein Wirbelpaar aus zwei gleichstarken aber gegensinnig drehenden Wirbeln bewegt sich in der Ebene durch Selbstinduktion, wie sein dreidimensionales Gegenstück, der Ringwirbel im Raum. Wird der Reibungseinfluß vernachlässigt, so ist in beiden Fällen die Bewegung gleichförmig und gradlinig. Dies gilt jedoch nur, solange kein Hinternis - wie eine Wand oder ein fester Körper - die Wirbelbahnen beeinflußt. Durch Körper wird die Bahn der Wirbel abgelenkt, und gleichzeitig wird durch die Wirbel eine Kraft auf den Körper aufgeübt. Hier wird der reibungsfreie und inkompressible Fall zweier Potentialwirbel, die auf einen Zylinder treffen, simuliert. Die Bahn der Wirbel wird nach dem Biot-Savartschen Gesetz berechnet. Die Randbedingung am Zylinder wird durch Spiegelwirbel im Inneren erfüllt. Aus der Bewegung der Wirbel kann die instationäre Druckverteilung auf dem Zylinder und damit die auf ihn wirkendeKraft berechnet werden.

Feste Körper in einem Medium können zur Schallerzeugung auf unterschiedliche Arten beitragen. Es kann durch Verformung des Körpers - wie zum Beispiel bei der atmenden Kugel - oder auch durch Bewegung eines starren Körpers - wie bei der vibrierenden Kugel - ein Schallfeld erzeugt werden. Ebenfalls wird durch Kräfte auf der Körperoberfläche - zum Beispiel durch Druck oder Reibung - eine Schallabstrahlung bewirkt. Auch kann durch die turbulente Umströmung eines Körpers Schall entstehen. Jedoch ist dieser Effekt nicht direkt an einen Körper gebunden, sondern er tritt auch in turbulenten Scherschichten und Freistrahlen auf. Dort bewirken die turbulenten Schwankungen im Medium eine Schallentstehung. Alle genannten Effekte liefern entsprechend der Gleichung von Ffowcs Williams & Hawkings einen Beitrag zum Gesamtschall. Je nach Randbedingung ist im Einzelfall die Schallentstehung durch nur einen der Effekte so stark dominiert, so daß alle anderen Beiträge bei einer Berechnung vernachlässigt werden können. Bei kleinen Machzahlen sind die Quellen durch turbulente Schwankungen im Medium sehr gering. Ist der Körper starr und bewegt sich nicht, kommen nur noch die Anteile durch Oberflächenkräfte in Betracht. In unserem Beispiel der Wirbelpaar-Zylinder-Wechselwirkung wird eine reibungsfreie Strömung angenommen, so daß nur noch die Beiträge der Druckkräfte an der Zylinderoberfläche übrig bleiben.
 
Kurzanleitung:

Typischerweise wird in folgender Reihenfolge vorgegangen:

1. Mit den drei kleinen Reglern wird die Ausgangsposition der Wirbel festgelegt (x0,y0,dy)
2. Durch anklicken der "Wirbelbahnen"-Taste werden die Bahnen berechnet. Die beiden ersten Schritte können wiederholt werden bis ein interessanter Fall gefunden wurde.
3. Durch anklicken der "Druck am Zyl"-Taste wird der Druckverlauf am Zylinder und die resultierenden Kräfte berechnet. Das Resultat wird in dem unteren rechten Bereich (kleinem Feld) dargestellt.
4. Durch anklicken der "Umschalten"-Taste kann die Darstellung im kleinen Feld zwischen Druckverlauf in einem bestimmten Zeitschritt und Zeitverlauf der Kräfte umgeschaltet werden.
5. Mit dem großen Index-Regler kann der angezeigte Zeitschritt verändert werden.
6. Durch anlicken der "Zoom++"-Taste wird das Blickfeld vergrößert.
7. Durch klicken in das Blickfeld wird eine Beobachtungsposition ausgewählt. Diese Position wird mit einem Kreuz markiert.
8. Durch anklicken der "Zeitverlauf"-Taste wird der zeitliche Verlauf des Schalldrucks an der Beobachtungsposition berechnet. Das Resultat wird im kleinen Feld dargestellt.
9. Mit dem großen Index-Regler wird ein bestimmter Zeitpunkt ausgewählt (z.B: Ein Zeitpunkt im Maximum des Schalldrucks). Der Zeitpunkt wird durch eine vertikale Linie im kleinen Feld angezeigt.
10. Durch anklicken der "Fernfeld"-Taste wird der Schalldruck im gesamten Blickfeld für den ausgewählten Zeitpunkt berechnet. Das Resultat wird in das Blickfeld als Grauwerte eingeblendet. Helle Pixel bedeuten ein hohen Schalldruck und dunkle Pixel einen niedrigen Wert. Durch Veränderung des Zeitpunkts mit dem Index-Regler und erneutes Anklicken der "Fernfeld"-Taste kann die Ausbreitung der entstehenden Schallwellen untersucht werden. Eventuell muß dabei auch nochmal das Blickfeld vergrößert/verkleinert werden.

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