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2021-12-02T03:01:29Z

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{{Infobox Physikalische Kennzahl
| Name =
| Formelzeichen = <math>\mathit{St}</math>
| Dimension = [[Dimensionslose Kennzahl|dimensionslos]]
| Definition = <math>\mathit{St} = \frac{t_\mathrm T}{t_\mathrm F} </math>
| Größentabelle = <math>t_\mathrm T</math> = charakteristische Zeit des Teilchens, <math>t_\mathrm F</math> = charakteristische Zeit des Fluids
| BenanntNach = [[George Gabriel Stokes]]
| Anwendungsbereich = Teilchen in [[Strömungslehre|Strömungen]]
}}
Die '''Stokes-Zahl''' <math>St</math> (nach: [[George Gabriel Stokes]]) ist die [[dimensionslose Kennzahl]], die die Bedeutung der [[Massenträgheit]] eines Teilchens (Staubkorn, Tröpfchen, Blase) für seine Bewegung in einem bewegten [[Fluid]] (Gas oder Flüssigkeit) angibt. Sie ist definiert als das Verhältnis

:<math>St = \frac{t_\mathrm T}{t_\mathrm F}</math>

* der charakteristischen Zeit <math>t_\mathrm T</math>, mit der sich durch [[Reibung]] die Geschwindigkeit des Teilchens der Geschwindigkeit des umgebenden Fluids anpasst,
* zur charakteristischen Zeit <math>t_\mathrm F</math>, in der das Fluid selbst durch äußere Einflüsse seine Geschwindigkeit ändert.

Für <math>\mathit{St}\ll 1</math> folgt das Teilchen der lokalen Strömung.

In Situationen, in denen die Stokes-Zahl verwendet wird, sind die Teilchen meist so klein, dass die Reibungskraft zwischen Teilchen und Fluid proportional zur Driftgeschwindigkeit ist ([[Stokessche Reibung]]). Dann ist <math>t_\mathrm T</math> wohldefiniert als die [[Dämpfung]]s[[zeitkonstante]], mit der eine Driftgeschwindigkeit, deren Ursache plötzlich wegfällt, [[exponentiell]] abklingt.

Schwingt das Fluid in einem [[Schallfeld]], dann ist <math>t_\mathrm F</math> der [[Kehrwert]] der [[Kreisfrequenz]] <math>\omega</math>:

:<math>t_\mathrm F = \frac{2 \cdot \pi}{\omega}</math>

Wird das Fluid durch eine Düse beschleunigt (Anwendung [[Impaktor (Aerosolmesstechnik)|Impaktor]]), durch einen [[Diffusor (Strömungsmechanik)|Diffusor]] abgebremst (Anwendung [[Probenahme]]) oder weicht es einer Faser aus ([[Filtration (Trennverfahren)|Filtration]]), dann setzt man

:<math>t_\mathrm F = \frac{D}{u}</math>

worin
* <math>D</math> der Durchmesser der Öffnung bzw. der Faser ist
* <math>u</math> die Strömungsgeschwindigkeit.

[[Kategorie:Kennzahl (Strömungsmechanik)]]
[[Kategorie:George Gabriel Stokes als Namensgeber]]

Stokes-Zahl - Versionsgeschichte

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