Instationäre Strömung: strömungsinduzierte Schwingungen

Stege oder Bohrplattformen stehen in der Regel auf Pfählen im Wasser. Strömendes Wasser übt Kräfte auf den Teil der Pfähle aus, der sich unter Wasser befindet, und kann Schwingungen auslösen. Man unterscheidet dabei wirbelinduzierte und strömungsinduzierte Schwingungen. Es ist wichtig, sich mit diesen Kräften und den von ihnen verursachten Belastungen zu beschäftigen, da sie zum Bauteilversagen führen können.

Die Schwingungen entstehen durch die Interaktion zwischen bewegtem Fluid und Pfahl. Beispielsweise kann sich bei der Umströmung des Pfahls eine Karman’sche Wirbelstraße bilden. Die Ablösung dieser Wirbel verursacht eine Änderung der Strömungsrichtung. Im ungünstigsten Fall entspricht die Wirbelablösefrequenz der Eigenfrequenz des Pfahls.

Das GUNT-Modell „schwingende Pfähle“ HM 162.61 ermöglicht die Beobachtung eines einzelnen schwingenden Pfahls. Außerdem gibt es zwei parallele Pfähle, die quer zur Strömungsrichtung stehen und durch die Strömung in Schwingung versetzt werden. Der Abstand der Pfähle kann variiert werden. Wenn der Abstand zu klein ist, kommt es zu Koppelschwingungen zwischen beiden Pfählen.

schwingender Pfahl