Technische Strömungslehre: Lehr- und Übungsbuch
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Titel: Technische Strömungslehre
Autor: Böswirth, Leopold
Jahr: 2014
IX
Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur 10. Auflage . V
Hinweise zu den Aufgaben . VI
Die wichtigsten Formelzeichen . VII
1 Grundbegriffe . 1
1.1 Einführung. 1
1.2 Erörterung einiger wichtiger Begriffe . 2
Fluid. Stationäre und instationäre Strömungen. Stromlinien und Bahnkurven.
Kontinuitätsgleichung. Ideales Fluid. Reale Fluide. Ablösung und Totwassergebiet.
Laminare und turbulente Strömungen
1.3 Wichtige Gesetze der Fluidstatik. 8
Druck. Hydrostatisches Grundgesetz. Pascal'sches Gesetz
1.4 Anwendung des Newton'schen Grundgesetzes auf strömende Fluide. 13
Krümmungsdruckformel
1.5 Einteilung der Fluidmechanik . 16
1.6 Beispiele . 17
1.7 Kontrollfragen und Übungsaufgaben . 22
2 Bernoulli'sche Gleichung für stationäre Strömung. 27
2.1 Herleitung. 27
Herleitung aus dem Satz der Erhaltung der Energie. Herleitung aus
dem Newton'schen Grundgesetz
2.2 Druckbegriffe bei strömenden Fluiden. 33
Der statische Druck. Gesamtdruck. Staudruck
2.3 Regeln für die Anwendung der Bernoulli'sehen Gleichung. 37
2.4 Verschiedene Formen der Bernoulli'sehen Gleichung. 39
2.5 Einfache Beispiele . 40
Ausfluss von Flüssigkeiten aus Gefäßen und Behältern. Besonderheiten
bei Ausfluss aus scharfkantigen Öffnungen
2.6 Bernoulli'sche Gleichung, erweitert durch Arbeits-und Verlustglied. 45
Besonderheiten bei Pumpen und Ventilatoren. Austrittsverlust
2.7 Beispiel 2.5 . 49
2.8 Übungsaufgaben. 51
3 Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung . 61
3.1 Formulierung des Impulssatzes und Erörterung von Anwendungen. 61
3.2 Herleitung des Impulssatzes aus dem Newton'schen Grundgesetz. 63
3.3 Drallsatz (Impulsmomentensatz), Begriff der Strömungsmaschine . 66
3.4 Vereinfachte Propellertheorie. Windkraftanlagen. 71
3.5 Beispiele . 87
3.6 Übungsaufgaben. 97
4 Räumliche reibungsfreie Strömungen . 106
4.1 Allgemeines . 106
4.2 Einfache räumliche reibungsfreie Strömungen. 110
Quell- und Senkenströmung. Potentialwirbel. Wirbel- und Quellsenke
Inhaltsverzeichnis
4.3 Umströmte Körper. 116
Zylinder. Kugel.
4.4 Potentialströmungen . 118
4.5 Beispiele . 119
4.6 Übungsaufgaben . 123
5 Reibungsgesetz für Fluide. Strömung in Spalten und Lagern. 126
5.1 Haftbedingung . 126
5.2 Reibungsgesetz. 129
5.3 Viskosität. 131
5.4 Weitere Erörterung der Reibungserscheinungen . 132
5.5 Relative Bedeutung von Druck-und Reibungskräften. 135
5.6 Strömung in Spalten und Lagern . 137
5.7 Beispiele . 139
5.8 Übungsaufgaben . 142
6 Ähnlichkeit von Strömungen . 148
6.1 Reynolds'sche Ähnlichkeit. 148
6.2 Herleitung des Reynolds'schen Ähnlichkeitsgesetzes. 150
6.3 Weitere Ähnlichkeitsgesetze. 151
6.4 Das n-Theorem von Buckingham. 153
6.5 Beispiel. 154
6.6 Übungsaufgaben . 155
7 Die Grenzschicht. 158
7.1 Übersicht über grundlegende Forschungsergebnisse. 158
Die längsangeströmte Platte. Grenzschichten an umströmten Körpern. Grenzschichten
in Düsen
7.2 Wirbelbildung und Turbulenz . 165
7.3 Widerstandsverminderung durch Längsrillen. 169
7.4 Beispiele . 172
7.5 Übungsaufgaben . 174
8 Rohrströmung und Druckverlust. 177
8.1 Strömungscharakter der Rohrströmungen . 177
Laminare Rohrströmung. Turbulente Rohrströmung
8.2 Druckverlust und Druckabfall . 180
8.3 Durchflussmessung in Rohren mit Norm-Drosselgeräten . 188
8.4 Anwendungen in der Verfahrenstechnik . 191
8.5 Beispiele . 204
8.6 Übungsaufgaben . 207
9 Widerstand umströmter Körper. 217
9.1 Allgemeines. 217
9.2 Der Strömungswiderstand der Kugel. 219
9.3 Entstehung der Ablösung. 220
9.4 Diskussion von Widerstandsbeiwerten. 222
9.5 Strömungsgünstige Gestaltung stumpfer, angeströmter Körper. 225
9.6 Automobil-Aerodynamik. 230
9.7 Freier Fall mit Strömungswiderstand. 237
9.8 Beispiele . 239
9.9 Übungsaufgaben . 241
Inhaltsverzeichnis XI
10 Strömung um Tragflächen. 246
10.1 Entstehung des Auftriebes. 246
10.2 Geometrische Bezeichnungen und dimensionslose Beiwerte für Kräfte
und Momente an Tragflächen. 249
10.3 Einfache Ergebnisse der Potentialtheorie . 251
10.4 Darstellung von Messwerten . 253
10.5 Endlich breite Tragflächen . 256
10.6 Kräfte und Momente am Flugzeug. 258
10.7 Schema der Anwendung der Tragflügelströmung auf
Axial-Strömungsmaschinen. 260
10.8 Beispiel . 261
10.9 Übungsaufgaben. 263
11 Strömung kompressibler Fluide. 268
11.1 Einführung. 268
11.2 Stationäre Strömung längs Stromröhre. Grundgleichungen. 270
11.3 Schallgeschwindigkeit. Machzahl. Verdichtungsstoß . 274
11.4 Die Lavaldüse. 280
11.5 Überschallströmungen. 287
11.6 Kontrollfragen und Übungsaufgaben . 293
12 Instationäre Strömung in Rohrleitungen . 295
12.1 Allgemeines. 295
12.2 Bernoulli'sche Gleichung für instationäre Strömung. 295
12.3 Der Druckstoß in einer flüssigkeitsfuhrenden Rohrleitung. 299
12.4 Kontrollfragen und Übungsaufgaben . 305
13 Numerische Lösung von Strömungsproblemen
(CFD, Computational Fluid Dynamics). 307
13.1 Allgemeines. 307
13.2 Eindimensionale Verfahren . 309
13.3 Zwei- und dreidimensionale Verfahren . 317
13.4 Grundsätzliche Vorgehensweise. 324
Anhang . 325
A.l Diagramme und Tabellen . 325
Tabelle 1 Eigenschaften der ICAO-Atmosphäre. 325
Tabelle 2 Stoffwerte für Wasser. 326
Tabelle 3 Stoffwerte für trockene Luft. 326
Tabelle 4 Stoffwerte von Flüssigkeiten . 327
Tabelle 5 Stoffwerte von Gasen . 327
Diagramm 1 Widerstandbeiwert Cf für die sandraue Platte . 327
Diagramm 2 Widerstandbeiwert für den querangeströmten Zylinder. 328
Tabelle 6 Durchflusskoeffizient C für Normblenden . 328
Diagramm 3 Tragflügelpolaren . 329
A.2 Lösungsanhang. 330
A.2.1 Ergebnisse für die Übungsaufgaben. 330
A.2.2 Lösungshinweise für ""-Aufgaben . 338
Literatur. 350
Sachwortverzeichnis. 352 |
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