Strömungslehre: Grundlagen
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Elektronisch E-Book |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2008
|
| Ausgabe: | 2., aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
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| DOI: | 10.1007/978-3-540-73727-8 |
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N YY P. U. THAMSE
N
STROMUNGSLEHRE
GRUNDLAGEN
2., AKTUALISIERTE AUFLAGE
MIT 124 ABBILDUNGEN UN
D 3 TABELLEN
4Q SPRINGER
INHALTSVERZEICHNIS
1 HYDROSTATIK 1
1.1 VORBEMERKUNGEN 1
1.2 FLUIDSPANNUNG 2
1.3 HYDROSTATISCHE DRACKVERTEILUNG 3
1.4 KRAFTE AUF BEHALTERWANDE 9
1.4.1 EINLEITUNG 9
1.4.2 VERTIKALKRAFT 10
1.4.3 HORIZONTALKRAFT 13
1.5 HYDROSTATISCHER AUFTRIEB 15
2 KINEMATIK DER FLUIDE 24
2.1 VORBEMERKUNGEN 2
4
2.2 BAHNLINIEN, STROMLINIEN UND STREICHLINIEN 26
2.3 KONTINUITATSGLEICHUNG 31
2.3.1 HERLEITUNG IN DIFFERENTIELLER FORM 31
2.3.2 HERLEITUNG IN INTEGRALER FORM 34
2.3.3 KINEMATIK DER INSTATIONAREN STROMUNG 37
2.3.4 KONTINUITATSGLEICHUNG IN VERSCHIEDENEN KOORDINATEN
SYSTEMEN 39
3 STROMFADENTHEORIE REIBUNGSFREIER FLUIDE 40
3.1 STROMFADEN 40
3.2 EULER-BEWEGUNGSGLEICHUNG FIIR DAS KRAFTEGLEICHGEWICHT
IN STROMFADENRICHTUNG 41
3.3 BERNOULLI-GLEICHUNG FUR INKOMPRESSIBLE FLUIDE OHNE
REIBUNG 46
3.4 RADIALE DRUCKGLEICHUNG 47
3.5 ALLGEMEINE EULER-BEWEGUNGSGLEICHUNG 54
3.6 KONTINUITATSGLEICHUNG FUR EINEN STROMFADEN 55
3.7 KAVITATION IN EINEM FALLROHR 59
4 IMPULS- UND DRALLSATZ 76
4.1 ALLGEMEINER IMPULSSATZ DER MECHANIK 76
4.2 SPEZIELLER IMPULSSATZ DER STROMUNGSTECHNIK 77
4.2.1 HERLEITUNG FUR DEN STROMFADEN 77
4.2.2 REAKTIONSWANDKRAFT BEI AUFLENDRUCK. 86
VII INHALTALTSVERZEICHNIS
4.3 ANWENDUNG DES SPEZIELLEN IMPULSSATZES DER STROMUNGS
TECHNIK AUF EINE ROHRABSTIITZUNG 90
4.4 DRALLSATZ 93
4.5 ANWENDUNGEN DES DRALLSATZES 96
4.5.1 EULER-STROMUNGSMASCHINENHAUPTGLEICHUNG 96
4.5.2 OPTIMALE UMFANGSGESCHWINDIGKEIT EINER PELTON
WASSERTURBINE 101
5 BEWEGUN
G KOMPRESSIBLE
R FLUIDE (GASDYNAMIK)
105
5.1 EINFUHRUNG 105
5.2 THERMODYNAMISCHE GRUNDGLEICHUNGEN FUR THERMISCH UND
KALORISCH IDEALE GASE 106
5.2.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG 106
5.2.2 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG 106
5.2.3 GIBBS-FUNDAMENTALGLEICHUNG 107
5.3 SCHALLAUSBREITUNG 109
5.3.1 SCHALLAUSBREITUNG IN RUHENDEN FLUIDEN 109
5.3.2 SCHALLAUSBREITUNG IN BEWEGTEN FLUIDEN IL
L
5.4 ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK FUR EINEN STROMFADEN
114
5.5 DEFINITION DER RUHEGROFLEN UND KRITISCHEN GRO BEN 118
5.5.1 RUHEGROBE UND ENERGIEELLIPSE 118
5.5.2 KRITISCHE GROFIEN 122
5.6 ISENTROPES AUSSTROMEN AUS EINEM DRUCKKESSEL 123
5.7 FLACHEN-GESCHWINDIGKEITS-BEZIEHUNG 126
5.8 VERDICHTUNGSSTOBE 132
5.8.1 SENKRECHTER VERDICHTUNGSSTOJJ 132
5.8.2 SCHIEFER VERDICHTUNGSSTOFI 136
5.9 LAVAL-DTTSE 139
6 NAVIER-STOKES-BEWEGUNGSGLEICHUNG
147
6.1 MOLEKULARTHEORETISCHE ERKLARUNG DER VISKOSITAT 147
6.2 NEWTON-SCHUBSPANNUNGSANSATZ 149
6.3 NEWTON-FLUIDE 153
6.4 NICHT-NEWTON-FLUIDE 154
6.5 NAVIER-STOKES-BEWEGUNGSGLEICHUNG FUR INKOMPRESSIBLE
NEWTON-FLUIDE 158
7 POTENTIALSTROMUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE
165
7.1 DEFINITION DER POTENTIALSTROMUNG 165
7.2 GRUNDGLEICHUNGEN FUR RAUMLICHE INSTATIONARE POTENTIALSTROMUNG 170
7.3 EBENE STATIONARE POTENTIALSTROMUNG 172
7.3.1 CAUCHY-RIEMANN-DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 172
7.3.2 BEISPIELE 174
INHALTSVERZEICHNIS VII
I
8 WIRBELSTROMUNGEN 177
8.1 RANKINE-WIRBEL 177
8.2 ANALOGIEN 180
8.3 WIRBELSATZ VON THOMSON 182
8.4 WIRBELSATZ VON HELMHOLTZ 184
8.5 WIRBELSATZ VON BIOT-SAVART 186
9 GRENZSCHICHTSTROMUNGEN 190
9.1 EINFUHRUNG 190
9.2 PRANDTL-GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN 191
9.3 LAMINARE GRENZSCHICHT AN DER EBENEN, UNENDLICH LANGEN PLATTE
IN FREIER STROMUNG 193
9.4 GRENZSCHICHTDICKEN 194
9.4.1 PHANOMENOLOGIE 194
9.4.2 99%-GRENZSCHICHTDICKE DER EBENEN PLATTE 195
9.4.3 VERDRANGUNGSDICKE.. 197
9.4.4 IMPULSVERLUSTDICKE 199
10 TURBULENTE STROMUNGEN INKOMPRESSIBLER FLUIDE.. 201
10.1 REYNOLDS-FARBFADENVERSUCH 201
10.2 TURBULENZGRAD 205
11 STROMUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE I
N ROHRLEITUNGEN 207
11.1 BERNOULLI-GLEICHUNG 207
11.2 EINBAUTEIL-DRUCKVERLUST 208
11.3 ROHRREIBUNGS-DRUCKVERLUST 214
11.3.1 EINLAUFSTROMUNG 214
11.3.2 ROHRREIBUNGSKOEFFIZIENT BEI LAMINARER STROMUNG 215
11.3.3 ROHRREIBUNGSKOEFFIZIENT BEI TURBULENTER STRSMUNG 217
11.4 MOODY-DIAGRAMM 218
12 UMSTRDMUNG VON KORPERN 221
12.1 WIDERSTANDUMSTROMTERKORPER.....
. ..22
1
12.1.1 KUGELWIDERSTANDSVERSUCHE VON EIFFEL UND
PRANDTL.... ....22
1
12.1.2 NEWTON-STOBTHEORIE 223
12.1.3 STROMUNGSWIDERSTAND ALS SUMME VO
N DRUCK- UND
REIBUNGSWIDERSTAND.. 224
12.2 WIDERSTAND VO
N ZYLINDER, KUGEL UN
D KREISSCHEIBE... 227
NAMENS- UND SACHVERZEICHNIS 229
|
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H. E. SIEKMAN
N YY P. U. THAMSE
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STROMUNGSLEHRE
GRUNDLAGEN
2., AKTUALISIERTE AUFLAGE
MIT 124 ABBILDUNGEN UN
D 3 TABELLEN
4Q SPRINGER
INHALTSVERZEICHNIS
1 HYDROSTATIK 1
1.1 VORBEMERKUNGEN 1
1.2 FLUIDSPANNUNG 2
1.3 HYDROSTATISCHE DRACKVERTEILUNG 3
1.4 KRAFTE AUF BEHALTERWANDE 9
1.4.1 EINLEITUNG 9
1.4.2 VERTIKALKRAFT 10
1.4.3 HORIZONTALKRAFT 13
1.5 HYDROSTATISCHER AUFTRIEB 15
2 KINEMATIK DER FLUIDE 24
2.1 VORBEMERKUNGEN 2
4
2.2 BAHNLINIEN, STROMLINIEN UND STREICHLINIEN 26
2.3 KONTINUITATSGLEICHUNG 31
2.3.1 HERLEITUNG IN DIFFERENTIELLER FORM 31
2.3.2 HERLEITUNG IN INTEGRALER FORM 34
2.3.3 KINEMATIK DER INSTATIONAREN STROMUNG 37
2.3.4 KONTINUITATSGLEICHUNG IN VERSCHIEDENEN KOORDINATEN
SYSTEMEN 39
3 STROMFADENTHEORIE REIBUNGSFREIER FLUIDE 40
3.1 STROMFADEN 40
3.2 EULER-BEWEGUNGSGLEICHUNG FIIR DAS KRAFTEGLEICHGEWICHT
IN STROMFADENRICHTUNG 41
3.3 BERNOULLI-GLEICHUNG FUR INKOMPRESSIBLE FLUIDE OHNE
REIBUNG 46
3.4 RADIALE DRUCKGLEICHUNG 47
3.5 ALLGEMEINE EULER-BEWEGUNGSGLEICHUNG 54
3.6 KONTINUITATSGLEICHUNG FUR EINEN STROMFADEN 55
3.7 KAVITATION IN EINEM FALLROHR 59
4 IMPULS- UND DRALLSATZ 76
4.1 ALLGEMEINER IMPULSSATZ DER MECHANIK 76
4.2 SPEZIELLER IMPULSSATZ DER STROMUNGSTECHNIK 77
4.2.1 HERLEITUNG FUR DEN STROMFADEN 77
4.2.2 REAKTIONSWANDKRAFT BEI AUFLENDRUCK. 86
VII INHALTALTSVERZEICHNIS
4.3 ANWENDUNG DES SPEZIELLEN IMPULSSATZES DER STROMUNGS
TECHNIK AUF EINE ROHRABSTIITZUNG 90
4.4 DRALLSATZ 93
4.5 ANWENDUNGEN DES DRALLSATZES 96
4.5.1 EULER-STROMUNGSMASCHINENHAUPTGLEICHUNG 96
4.5.2 OPTIMALE UMFANGSGESCHWINDIGKEIT EINER PELTON
WASSERTURBINE 101
5 BEWEGUN
G KOMPRESSIBLE
R FLUIDE (GASDYNAMIK)
105
5.1 EINFUHRUNG 105
5.2 THERMODYNAMISCHE GRUNDGLEICHUNGEN FUR THERMISCH UND
KALORISCH IDEALE GASE 106
5.2.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG 106
5.2.2 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG 106
5.2.3 GIBBS-FUNDAMENTALGLEICHUNG 107
5.3 SCHALLAUSBREITUNG 109
5.3.1 SCHALLAUSBREITUNG IN RUHENDEN FLUIDEN 109
5.3.2 SCHALLAUSBREITUNG IN BEWEGTEN FLUIDEN IL
L
5.4 ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK FUR EINEN STROMFADEN
114
5.5 DEFINITION DER RUHEGROFLEN UND KRITISCHEN GRO'BEN 118
5.5.1 RUHEGROBE UND ENERGIEELLIPSE 118
5.5.2 KRITISCHE GROFIEN 122
5.6 ISENTROPES AUSSTROMEN AUS EINEM DRUCKKESSEL 123
5.7 FLACHEN-GESCHWINDIGKEITS-BEZIEHUNG 126
5.8 VERDICHTUNGSSTOBE 132
5.8.1 SENKRECHTER VERDICHTUNGSSTOJJ 132
5.8.2 SCHIEFER VERDICHTUNGSSTOFI 136
5.9 LAVAL-DTTSE 139
6 NAVIER-STOKES-BEWEGUNGSGLEICHUNG
147
6.1 MOLEKULARTHEORETISCHE ERKLARUNG DER VISKOSITAT 147
6.2 NEWTON-SCHUBSPANNUNGSANSATZ 149
6.3 NEWTON-FLUIDE 153
6.4 NICHT-NEWTON-FLUIDE 154
6.5 NAVIER-STOKES-BEWEGUNGSGLEICHUNG FUR INKOMPRESSIBLE
NEWTON-FLUIDE 158
7 POTENTIALSTROMUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE
165
7.1 DEFINITION DER POTENTIALSTROMUNG 165
7.2 GRUNDGLEICHUNGEN FUR RAUMLICHE INSTATIONARE POTENTIALSTROMUNG 170
7.3 EBENE STATIONARE POTENTIALSTROMUNG 172
7.3.1 CAUCHY-RIEMANN-DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 172
7.3.2 BEISPIELE 174
INHALTSVERZEICHNIS VII
I
8 WIRBELSTROMUNGEN 177
8.1 RANKINE-WIRBEL 177
8.2 ANALOGIEN 180
8.3 WIRBELSATZ VON THOMSON 182
8.4 WIRBELSATZ VON HELMHOLTZ 184
8.5 WIRBELSATZ VON BIOT-SAVART 186
9 GRENZSCHICHTSTROMUNGEN 190
9.1 EINFUHRUNG 190
9.2 PRANDTL-GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN 191
9.3 LAMINARE GRENZSCHICHT AN DER EBENEN, UNENDLICH LANGEN PLATTE
IN FREIER STROMUNG 193
9.4 GRENZSCHICHTDICKEN 194
9.4.1 PHANOMENOLOGIE 194
9.4.2 99%-GRENZSCHICHTDICKE DER EBENEN PLATTE 195
9.4.3 VERDRANGUNGSDICKE. 197
9.4.4 IMPULSVERLUSTDICKE 199
10 TURBULENTE STROMUNGEN INKOMPRESSIBLER FLUIDE. 201
10.1 REYNOLDS-FARBFADENVERSUCH 201
10.2 TURBULENZGRAD 205
11 STROMUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE I
N ROHRLEITUNGEN 207
11.1 BERNOULLI-GLEICHUNG 207
11.2 EINBAUTEIL-DRUCKVERLUST 208
11.3 ROHRREIBUNGS-DRUCKVERLUST 214
11.3.1 EINLAUFSTROMUNG 214
11.3.2 ROHRREIBUNGSKOEFFIZIENT BEI LAMINARER STROMUNG 215
11.3.3 ROHRREIBUNGSKOEFFIZIENT BEI TURBULENTER STRSMUNG 217
11.4 MOODY-DIAGRAMM 218
12 UMSTRDMUNG VON KORPERN 221
12.1 WIDERSTANDUMSTROMTERKORPER.
. .22
1
12.1.1 KUGELWIDERSTANDSVERSUCHE VON EIFFEL UND
PRANDTL. .22
1
12.1.2 NEWTON-STOBTHEORIE 223
12.1.3 STROMUNGSWIDERSTAND ALS SUMME VO
N DRUCK- UND
REIBUNGSWIDERSTAND. 224
12.2 WIDERSTAND VO
N ZYLINDER, KUGEL UN
D KREISSCHEIBE. 227
NAMENS- UND SACHVERZEICHNIS 229 |
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