Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die by Heinz Herwig

By Heinz Herwig

Problemlösungen in der Strömungsmechanik werden immer häufiger durch den Einsatz von kommerziellen Computerprogrammen angestrebt. Dies setzt aber voraus, dass die Physik des difficulties verstanden ist. Das Buch trägt zum grundlegenden physikalischen Verständnis der Zusammenhänge bei, in dem es die Physik verschiedener Strömungsformen anschaulich darstellt. Die mathematischen Grundgleichungen insbesondere die Navier-Stokes-Gleichungen und der Energiesatz werden in allgemeiner shape bereitgestellt und in ihrer mathematischen Bedeutung erläutert. Die physikalisch/mathematische Modellierung einzelner wichtiger Strömungen bzw. Strömungsformen wird anschließend konsequent aus den Grundgleichungen abgeleitet. Der Autor verfolgt dabei systematisch das Konzept der deduktiven Herleitung. Dimensionsanalytische Überlegungen spielen eine wichtige Rolle. Zahlreiche Beispiele erläutern den Stoff.

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Beispielsweise ist eine ausgebildete Rohrströmung normalerweise dann turbulent, wenn ihre Reynoldszahl Re = {lu;"D* /'r/* einen Zahlenwert größer als 2300 besitzt (g*: Dichte; u;": mittlere Geschwindigkeit; D*: Durchmesser; 'r/*: Viskosität). B. in den Grenzschichten in Wandnähe der Fall ist. Häufig liegen laminare Strömungen 36 3 Spezielle Phänomene vor, bevor Instabilitäten zur Transition und anschließenden turbulenten Strömungsform führen. LJ Turbulenz ist generell mit einem erhöhten Impulsaustausch senkrecht zur Hauptströmungsrichtung verbunden, was sich in erhöhten Reibungswiderständen äußert.

Fest. Die wesentliche Aussage des Pi-Theorems bezieht sich auf die (minimale) Anzahl von dimensionslosen Kennzahlen, durch die ein Problem beschrieben werden kann. 3 Dimensionsanalyse 19 Anzahl von dimensionslosen Kennzahlen als (n - m) bekannt ist, stellt deren konkrete Ermittlung kein Problem dar. Diese Ermittlung kann sehr formal betrieben werden, indem ein Gleichungssystem zur Bestimmung aller Potenzen aufgestellt wird, mit denen die Einflußgrößen ai in den Kennzahlen II i vorkommen. An die Stelle von m (Anzahl der Basisdimensionen) tritt dann der sog.

A. in Kap. 5 (Das Turbulenzproblem) . An dieser Stelle sollen zunächst wiederum rein phänomenologisch eine Reihe wichtiger Aspekte der Turbulenz aufgelistet werden: LJ Turbulente Strömungen liegen jeweils oberhalb sog. kritischer ReynoldsZahlen vor. Diese kritischen Reynolds-Zahlen weisen für unterschiedliche Strömungssituationen verschiedene Zahlenwerte auf, die jeweils für den konkreten Fall ermittelt werden müssen. Beispielsweise ist eine ausgebildete Rohrströmung normalerweise dann turbulent, wenn ihre Reynoldszahl Re = {lu;"D* /'r/* einen Zahlenwert größer als 2300 besitzt (g*: Dichte; u;": mittlere Geschwindigkeit; D*: Durchmesser; 'r/*: Viskosität).

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