Technische Fluidmechanik:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer
2011
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| Ausgabe: | 8., aktualisierte Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 581 S. 242 mm x 170 mm |
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IMAGE 1
IMMTSVERZEKTAIIIS
1 ALLGEMEINES 1
1.1 BEGRIFFE, DIMENSIONEN, FORMELZEICHEN 1
1.2 AUFGABE UND BEDEUTUNG 4
1.3 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN DER FLUIDE 6
1.3.1 KOMPRESSIBILITAET 6
1.3.2 STOFFARTEN UND-KOMBINATIONEN 9
1.3.3 TEILCHENKRAEFTE, KAPILLARITAET 11
1.3.3.1 TEILCHENKRAEFTE 11
1.3.3.2 KAPILLARITAET 13
1.3.3.3 KRUEMMUNGSDRUCK 14
1.3.4 MITTLERE FREIE TEILCHENWEGLAENGE 15
1.3.5 VISKOSITAET 15
1.3.5.1 DEFINITION 15
1.3.5.2 FLUIDREIBUNGSGESETZ NACH NEWTON 16
1.3.5.3 DYNAMISCHE VISKOSITAET RJ 21
1.3.5.4 KINEMATISCHE VISKOSITAET V 22
1.3.5.5 VISKOSITAETSEINHEITEN 23
1.3.6 SCHALLGESCHWINDIGKEIT 24
1.4 FLUIDKRAEFTE, REALE UND IDEALE FLUIDE 27
2 FLUID-STATIK (HYDRO- UND AEROSTATIK) 31
2.1 GRENZFLAECHEN (TRENNFLAECHEN, FREIE OBERFLAECHEN) 31
2.1.1 GRUNDSAETZLICHES 31
2.1.2 FLUID IN RUHE ODER KONSTANTER TRANSLATIONSBEWEGUNG 31
2.1.3 FLUID IN BESCHLEUNIGTER TRANSLATIONSBEWEGUNG 31
2.1.4 FLUID IN ROTATIONSBEWEGUNG 32
2.1.5 UEBUNGSBEISPIELE 34
2.2 FLUID-DRUCK 34
2.2.1 DRUCK-DEFINITION (DRUCKSPANNUNG) 34
2.2.2 RICHTUNGSABHAENGIGKEIT DES DRUCKES 35
2.2.3 DRUCK-FORTPFLANZUNG 36
2.2.4 TECHNISCHE ANWENDUNG DER DRUCK-FORTPFLANZUNG 37
2.2.5 DRUCKENERGIE 38
2.2.6 DRUCKKRAFT AUF GEKRUEMMTE FLAECHEN 39
2.2.7 GLEICHGEWICHTSZUSTAND 40
2.2.8 DRUCK-AUSBILDUNG DURCH SCHWEREWIRKUNG (SCHWEREDRUCK) 42
2.2.8.1 INKOMPRESSIBLE FLUIDE (HYDROSTATISCHES GRUNDGESETZ) 42
2.2.8.2 KOMPRESSIBLE FLUIDE (LUFT- ODER BAROMETERDRUCK) 44
2.3 KOMMUNIZIERENDE GEFAESSE 47
2.4 SAUGWIRKUNG 48
2.5 FLUIDKRAEFTE AUF WANDUNGEN 50
2.5.1 GRUNDSAETZLICHES 50
2.5.2 FLUIDKRAEFTE GEGEN EBENE WANDUNGEN 50
XIII
HTTP://D-NB.INFO/1014073499
IMAGE 2
XIV INHALTSVERZEICHNIS
2.5.2.1 BODENKRAFT 50
2.5.2.2 SEITENKRAFT 51
2.5.2.3 AUFKRAFT 54
2.5.3 FLUIDKRAEFTE GEGEN GEKRUEMMTE WANDUNGEN 54
2.5.4 UEBUNGSBEISPIELE . . . 56
2.6 AUFTRIEB UND SCHWIMMEN 58
2.6.1 AUFTRIEB 58
2.6.2 SCHWIMMEN 59
2.6.2.1 GLEICHGEWICHT 59
2.6.2.2 STABILITAET 59
2.6.3 UEBUNGSBEISPIELE 61
3 FLUID-DYNAMIK, GRUNDLAGEN 63
3.1 STROEMUNGSEINTEILUNG UND BEGRIFFE 63
3.1.1 STROEMUNGSEINTEILUNG 63
3.1.2 BEGRIFFE 63
3.2 FLUID-KINEMATIK 66
3.2.1 GRUNDSAETZLICHES 66
3.2.2 EINDIMENSIONALE STROEMUNGEN 67
3.2.2.1 BEWEGUNGSZUSTAND 67
3.2.2.2 GRUNDGLEICHUNGEN 68
3.2.2.3 UEBUNGSBEISPIELE 70
3.2.3 MEHRDIMENSIONALE STROEMUNGEN 71
3.2.3.1 BEWEGUNGSZUSTAND 71
3.2.3.2 GRUNDGLEICHUNG (KONTINUITAET) 76
3.2.3.3 GAUSSSCHER INTEGRALSATZ 7 8
3.3 FLUID-KINETIK 78
3.3.1 AEHNLICHKEITSTHEORIE 78
3.3.1.1 GRUNDLAGEN 78
3.3.1.2 STROEMUNGSKENNZAHLEN AUS DIMENSIONSANALYSE 80
3.3.1.3 BEDEUTUNG DER AEHNLICHKEITSGESETZE 85
3.3.1.4 ANWENDUNG DER KENNZAHLEN 86
3.3.1.5 HERLEITUNG DER KENNZAHLEN DURCH VERGLEICHEN GLEICHARTIGER GROESSEN
86 3.3.2 STROEMUNGSFORMEN 89
3.3.2.1 LAMINARE STROEMUNG 89
3.3.2.2 TURBULENTE STROEMUNG. 89
3.3.3 GRENZSCHICHTTHEORIE 95
3.3.3.1 GRUNDSAETZLICHES 95
3.3.3.2 GRENZSCHICHTDICKE 5 96
3.3.3.3 VERDRAENGUNGSDICKE 5I 96
3.3.3.4 GRENZSCHICHTSTROEMUNG 96
3.3.3.5 KOMPRESSIBLE GRENZSCHICHTEN 100
3.3.4 STROEMUNGS-ABLOESUNGEN 100
3.3.5 UNSTETIGKEITSFLAECHEN 105
3.3.6 EINDIMENSIONALE STROEMUNG IDEALER FLUIDE 108
3.3.6.1 E U L E R S C H E BEWEGUNGSGLEICHUNG DER ABSOLUTSTROEMUNG 1 0 8
3.3.6.2 EULERSCHE BEWEGUNGSGLEICHUNG DER RELATIVSTROEMUNG IN WAAGRECHTER
EBENE . 112
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS XV
3.3.6.3 ENERGIEGLEICHUNGEN DER ABSOLUTSTROEMUNG 115
3.3.6.4 ENERGIEGLEICHUNG DER RELATIVSTROEMUNG 128
4 STROEMUNGEN OHNE DICHTEAENDERUNG 131
4.1 EINDIMENSIONALE STROEMUNGEN REALER INKOMPRESSIBLER FLUIDE
(FLUESSIGKEITEN) 131 4.1.1 INNENSTROEMUNGEN (ROHRSTROEMUNGEN) 131
4.1.1.1 ERWEITERTE ENERGIEGLEICHUNG 131
4.1.1.2 ENERGIELINIENGEFAELLE 132
4.1.1.3 GERADE ROHRE MIT KREISQUERSCHNITT 132
4.1.1.4 GERADE ROHRE MIT BELIEBIGEM QUERSCHNITT 148
4.1.1.5 ROHREINBAUTEN 150
4.1.1.6 STROEMUNGEN MIT ENERGIEZUFUHR UND/ODER ENERGIEABFUHR 165
4.1.1.7 KENNLINIE VON ROHRSYSTEMEN 167
4.1.1.8 VERSUCHSWESEN 167
4.1.1.9 UEBUNGSBEISPIELE 168
4.1.2 AUSFLUSS AUS OEFFNUNGEN 171
4.1.2.1 GRUNDSAETZLICHES 171
4.1.2.2 KLEINER AUSFLUSSQUERSCHNITT 172
4.1.2.3 GROSSER AUSFLUSSQUERSCHNITT 172
4.1.2.4 UEBUNGSBEISPIELE 174
4.1.3 STROEMUNGEN IN GERINNEN 175
4.1.3.1 GRUNDSAETZLICHES 175
4.1.3.2 GLEICHFOERMIGE STATIONAERE GERINNESTROEMUNG 176
4.1.3.3 UNGLEICHFOERMIGE STATIONAERE GERINNESTROEMUNG 177
4.1.4 PLATTENSTROEMUNGEN (EINDIMENSIONALE AUSSENSTROEMUNGEN) 180
4.1.4.1 GRUNDSAETZLICHES 180
4.1.4.2 GLATTE PLATTE (TECHNISCH GLATT) 180
4.1.4.3 RAUE PLATTE 182
4.1.4.4 ZULAESSIGE RAUIGKEIT 184
4.1.4.5 UEBUNGSBEISPIELE 186
4.1.5 ROTIERENDE SCHEIBE 186
4.1.5.1 GRUNDSAETZLICHES 186
4.1.5.2 FREIESCHEIBE 186
4.1.5.3 UMSCHLOSSENE SCHEIBE 188
4.1.5.4 UEBUNGSBEISPIELE 190
4.1.6 STROEMUNGSKRAEFTE 190
4.1.6.1 IMPULSSATZ 190
4.1.6.2 DRALLSATZ 214
4.1.6.3 HAUPTGLEICHUNG DER KREISELRADTHEORIE 221
4.1.6.4 UEBUNGSBEISPIELE 223
4.2 MEHRDIMENSIONALE STROEMUNGEN IDEALER FLUIDE 224
4.2.1 EULERSCHE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 224
4.2.2 LINIENINTEGRAL UND ZIRKULATION 227
4.2.2.1 LINIENINTEGRAL A 227
4.2.2.2 ZIRKULATION T 229
4.2.2.3 VERGLEICH VON STROEMUNGSFELD MIT ELEKTROMAGNETISCHEM FELD 230
4.2.3 SATZ V O N THOMSON 2 3 2
IMAGE 4
XVI INHALTSVERZEICHNIS
4 . 2 . 4 INTEGRALSATZ VON STOKES 2 3 3
4.2.5 POTENZIAL- UND STROMFUNKTION 235
4.2.6 KOMPLEXES POTENZIAL 237
4.2.7 KONFORME ABBILDUNG 240
4 . 2 . 8 STROEMUNGSKLASSEN 2 4 2
4.2.8.1 POTENZIALSTROEMUNGEN 242
4.2.8.2 WIRBELSTROEMUNGEN 248
4.2.8.3 ZUSAMMENGESETZTE STROEMUNGEN 249
4.2.9 UMSTROEMUNG VON SCHAUFELN UND PROFILEN 254
4.2.9.1 MAGNUS-EFFEKT 254
4.2.9.2 TRAGFLUEGELTHEORIE 256
4.3 MEHRDIMENSIONALE STROEMUNGEN REALER FLUIDE 259
4.3.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 259
4.3.1.1 GRUNDSAETZLICHES 259
4.3.1.2 NAVIER-STOKES-GLEICHUNGEN 262
4.3.1.3 WIRBELTRANSPORTGLEICHUNG 265
4 . 3 . 1 . 4 GRENZSCHICHT-GLEICHUNG NACH PRANDTL 2 6 6
4.3.1.5 SCHMIERSCHICHTTHEORIE 268
4.3.1.6 REYNOLDS-GLEICHUNGEN 271
4.3.1.7 TURBULENZ-MODELLE 274
4.3.1.8 NUMERISCHE STROEMUNGSMECHANIK 280
4.3.2 KOERPER-UMSTROEMUNG 314
4.3.2.1 GRUNDSAETZLICHES 314
4.3.2.2 FLAECHENWIDERSTAND 316
4.3.2.3 FORMWIDERSTAND 317
4.3.2.4 GESAMTWIDERSTAND 322
4.3.2.5 STOKESSCHES WIDERSTANDSGESETZ 328
4.3.2.6 UEBUNGSBEISPIELE 329
4.3.3 KRAEFTE AN UMSTROEMTEN TRAGFLAECHEN 330
4.3.3.1 GRUNDSAETZLICHES 330
4.3.3.2 BEZEICHNUNGEN 331
4.3.3.3 KRAEFTE AM UNENDLICH BREITEN TRAGFLUEGEL 333
4.3.3.4 ERZEUGUNG DER ZIRKULATION 335
4.3.3.5 DRUCKVERTEILUNG AM TRAGFLUEGEL 337
4.3.3.6 TRAGFLUEGELEIGENSCHAFTEN 338
4.3.3.7 GLEITFLUG 339
4.3.3.8 POLARENDIAGRAMM 340
4.3.3.9 KRAEFTE AN ENDLICH BREITEN TRAGFLUEGELN 348
4.3.3.10 FLUGBEDINGUNGEN 352
4.3.3.11 UEBUNGSBEISPIELE 354
5 STROEMUNGEN MIT DICHTEAENDERUNG 355
5.1 GRUNDSAETZLICHES 355
5.2 KLEINE DRUCKSTOERUNGEN (SCHALL) 356
5.2.1 SCHALLGESCHWINDIGKEIT 356
5.2.2 SCHALLAUSBREITUNG 360
5.3 EINDIMENSIONALE KOMPRESSIBLE STROEMUNGEN (STROMFADENTHEORIE) 362
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XVII
5.3.1 GRUNDGLEICHUNGEN 362
5.3.1.1 DURCHFLUSS UND KONTINUITAET 362
5.3.1.2 ENERGIESATZ 362
5.3.1.3 IMPULS UND DRALL 371
5.3.2 UNTERSCHALL-ROHRSTROEMUNGEN 372
5.3.2.1 GRUNDSAETZLICHES 372
5.3.2.2 POLYTROPE ROHRSTROEMUNG 372
5.3.2.3 ISOTHERME ROHRSTROEMUNG 375
5.3.2.4 ADIABATE ROHRSTROEMUNG 376
5.3.2.5 ROHRREIBUNGSZAHL X 377
5.3.2.6 DROSSELUNG 377
5.3.2.7 UEBUNGSBEISPIELE 379
5.3.3 AUSSTROEMUNGEN (EXPANSIONSSTROEMUNGEN) 379
5.3.3.1 GRUNDSAETZLICHES 379
5.3.3.2 MUENDUNG (EINFACHE DUESE) 380
5.3.3.3 LAVAL -DUESE (ERWEITERTE DUESE) 389
5.3.4 EINSTROEMUNGEN (VERDICHTUNGSSTROEMUNGEN) 400
5.3.4.1 GRUNDSAETZLICHES 400
5.3.4.2 UNTERSCHALLDIFFUSOR 400
5.3.4.3 UEBERSCHALLDIFFUSOR 404
5.3.4.4 STOSSDIFFUSOR 405
5.3.5 TRANSSONISCHE ROHRSTROEMUNG 405
5.3.6 UEBUNGSBEISPIELE 406
5.4 GROSSE DRUCKSTOERUNGEN (STOSS, WELLE) 408
5.4.1 GRUNDSAETZLICHES 408
5.4.2 VERDICHTUNGSSTOESSE 412
5.4.2.1 SENKRECHTER VERDICHTUNGSSTOSS 413
5.4.2.2 SCHRAEGER VERDICHTUNGSSTOSS 420
5.4.3 VERDUENNUNGSWELLEN 428
5.4.4 ZUSAMMENSTELLUNG DER BEEINFLUSSUNGEN VON UEBERSCHALLSTROEMUNGEN
DURCH WELLEN UND STOESSE 430
5.4.5 UEBUNGSBEISPIELE 433
5.5 MEHRDIMENSIONALE KOMPRESSIBLE STROEMUNGEN 433
5.5.1 VORBEMERKUNG 433
5.5.2 UMSTROEMUNG MIT (REINEM) UNTERSCHALL 433
5.5.3 UMSTROEMUNG MIT UEBERSCHALL 434
5.5.3.1 OERTLICHER UEBERSCHALL 435
5.5.3.2 REINER UEBERSCHALL 437
5.5.4 BLOCKIERUNG (CHOKING) UEBERSCHALLSCHNELL ANGESTROEMTER OEFFNUNGEN 447
5.5.5 UEBUNGSBEISPIELE 448
6 ANHANG 449
6.1 UEBERSICHT 449
6.2 TABELLEN UND BILDER 450
7 LOESUNGEN DER UEBUNGSBEISPIELE 487
IMAGE 6
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
8 SCHRIFTTUM 565
8.1 LEHRBUECHER 565
8.2 UEBUNGSBUECHER 565
8.3 WEITERFUEHRENDE LITERATUR 566
8.4 HANDBUECHER 567
SACHVERZEICHNIS 569 |
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