DeutschesFachbuch.de : Strömungsmechanik Einführung in die Physik von technischen Strömungen Von Heinz Herwig

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Inhaltsverzeichnis
0 Das methodische Konzept dieses Buches 1
AEinführung in wichtige Aspekte und Phänomene der Strömungsmechanik 3
1 Anschauliche Beispiele aus Natur und Technik 5
1.1 Strömungen im Alltag 5
1.2 Strömungen in Natur und Technik 6
2 Strömungsaspekte und -phänomene 9
2.1 Aspekte zur Charakterisierung von Strömungen 9
2.1.1 Strömungsaspekt: Fluidverhalten 9
2.1.2 Strömungsaspekt: Umströmung oder Durchströmung 11
2.1.3 Strömungsaspekt: Erzwungene oder natürliche Konvektion 12
2.1.4 Strömungsaspekt: Laminare oder turbulente Strömungen 13
2.1.5 Strömungsaspekt: Stationäre oder instationäre Strömungen 13
2.1.6 Strömungsaspekt: Kompressible oder inkompressible Strömungen 14
2.1.7 Strömungsaspekt: Reibungsbehaftete oder reibungsfreie Strömungen 14
2.1.8 Strömungsaspekt: Drei-, zweioder eindimensionale Strömungen 15
2.2 Kinematische Beschreibung von Strömungen 15
2.2.1 Kinematische Beschreibung turbulenter Strömungen 16
2.2.2 Stromlinien 18
2.2.3 Bahnlinien 19
2.2.4 Streichlinien 19
2.3 Strömungsphänomene 20
2.3.1 Strömungsphänomen: Wandeinfluss 20
2.3.2 Strömungsphänomen: Grenzschichten 21
2.3.3 Strömungsphänomen: Ablösung 22
2.3.4 Strömungsphänomen: Drehung 23
2.3.5 Strömungsphänomen: Verdichtungsstoß24
2.4 Illustrierende Beispiele IB-1 bis IB-326
3 Quasi-Strömungsmechanik: Hydro- und Aerostatik 29
3.1 Hydrostatische Druckverteilung 29
3.1.1 Bestimmung der Druckkraft auf eine Wand 30
3.1.2 Hydrostatischer Auftrieb 33
3.1.3 Druckverteilung in einem gleichmäßig rotierenden Fluid 34
3.2 Aerostatische Druckverteilung 36
3.3 Anwendungsbeispiele AB-1, AB-237
3.4 Illustrierende Beispiele IB-4, IB-540
BMethodisches Vorgehen in der Strömungsmechanik 43
4 Berechnung, Simulation und Messung von Strömungsgrößen 45
4.1 Physikalisch/mathematische Modellbildung 45
4.2 Messen von Strömungsgrößen 48
4.2.1 Geschwindigkeitsmessungen 48
4.2.2 Druckmessungen 49
5 Dimensionsanalyse 51
5.1 Das Pi-Theorem der Dimensionsanalyse 52
5.2 Auswahl der Einflussgrößen (Modellbildung)53
5.3 Bestimmung der dimensionslosen Kennzahlen 55
5.4 Anwendungsbeispiele AB-3, AB-456
5.5 Illustrierendes Beispiel IB-660
6 Untersuchungen im Modellmaßstab 63
6.1 Physikalische Ähnlichkeit 63
6.2 Probleme bei Modelluntersuchungen 64
6.3 Anwendungsbeispiele AB-5, AB-666
6.4 Illustrierende Beispiele IB-7, IB-868
7 Berücksichtigung des Turbulenzeinflusses 71
7.1 Zur Physik turbulenter Strömungen 71
7.2 Simulation, Modellierung und pauschale Erfassung des Turbulenzeinflusses 75
7.2.1 Simulation des Turbulenzeinflusses (DNS)75
7.2.2 Modellierung des Turbulenzeinflusses (RANS)75
7.2.3 Pauschale Erfassung des Turbulenzeinflusses 76
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Index
A - Ähnlichkeit
- partielle, 65
- physikalische, 63
Ähnlichkeitsvariable, 157
- Überschallkanal, 113
- überexpandierter Strahl, 113
Ablösung, 22
Aerostatik, 29, 36
algebraische Berechnung, 45
Anpassung, 122
Anpassungsbedingung, 144
Archimedisches Gesetz, 33
Außenströmung, 121
Auftrieb, 185
- hydrostatischer, 33
Auftriebsbeiwert, 185
Auftriebsterm, 195
Aufwindkraftwerk, 100
ausgebildeter Zustand, 163
aymptotische Theorie, 143
BBahnlinien, 19
Basisdimension, 51
Bernoulli-Gleichung, 85
Betrachtungsweise
- Eulersche, 126
- Lagrangesche, 125
Bingham-Fluid, 11, 26
Bionik, 6
- Boussinesq-Approximation, 195
CCFD, 178
Coanda-Effekt, 218
Couette-Strömung, 10
Dd'Alembertsches Paradoxon, 140
Düse, 105
Deckwalze, 117
Defektschicht, 154
Diffusor, 105
Dimension, 51
Dimensionsmatrix, 55
Dirichletsche Randbedingung, 132
Dispersionsbeziehung, 206
Dissipation, 85, 89, 178
direkte, 74
- turbulente, 73
DNS, 75
Drall, 97
Drehimpuls, 97
Drehung, 23
Druck
dynamischer, 94
- modifizierter, 128
Druckmessung, 49
Druckwiderstand, 140, 186
Durchmesser
- hydraulischer, 168
Durchströmung, 12
Duscheneffekt, 218
dynamischer Druck, 94
EEinflussgröße, 52
- relevante, 53
Einheit, 51
Einlauflänge
- hydrodynamische, 164
Einsaugeffekt, 218
Energie
- innere, 82, 84
- kinetische, 84
- potenzielle, 84
- turbulente kinetische, 178
Energie-Gleichungs-Paradoxon, 93
Energiespektrum, 72
Entropie, 85
Entropieproduktion, 85
Eulersche Betrachtungsweise, 126
FFörderhöhe, 86
Fünf-Punkte-Plan, 53
Feldgrößen, 45
Flachwasser-Analogie, 116
Flach wasserwellen, 116
Flettner-Rotor, 141
Fließgesetz, 9
- Fluid
- Bingham-F, 11, 26
- Newtonsches, 10
- nicht-Newtonsches, 10
- rotierendes, 34
- scherentzähend, 11
- scherverzähend, 11
Fluid-Struktur-Wechsel Wirkungen, 27
Fluidballen, 73
Forchheimer-Koeffizient, 201
Froude-Zahl, 55
GGas
- ideales, 107
Gebietszerlegung, 119
Gerinneströmung, 202
Gesamtdruck, 86, 94
Gesamtenergiegleichung, 82, 107
Geschwindigkeitsmessung, 48
Gleichung
- konstitutive, 175
Gleitzahl, 190
Grashof-Zahl, 55, 194
Grenzschicht, 21
- laminare, 146
- turbulente, 149
Grenzschichten, 143
Grenzschichtgleichungen, 147, 151
- Prandtlsche, 147
Grenzschichttheorie, 119, 121
Grenzschichttheorie höherer Ordnung, 147
Grenzschichttransformation, 148
Grundgesetz
Hhydrostatisches, 30
Haftbedingung, 20
Haftspannung, 209
Hagen-Poiseuille-Strömung, 165
Hele-Shaw-Strömung, 197
Hitzdraht-Messverfahren, 48
hydraulischer Durchmesser, 168
Hydrostatik, 29
hydrostatisches Grundgesetz, 30
IImpulsverlustdicke, 145
induzierter Widerstand, 140, 186, 217
innere Energie, 82, 84
Isentropenbeziehung, 107
KKanalreibungszahl, 168
Kapillaraszension, 212
Kapillarität, 208
Kapillarwellen, 205
Karman-Konstante, 154
Karmansche Wirbelstraße, 27
Kaskadenprozess, 74
Kavitation, 25
- Jfc-e-Modell, 178
Kennzahl
- dimensionslose, 52
Kesselzustand, 108
kinetische Energie, 84
Koeffizienten der Ungleich Verteilung, 87
Kolmogorov-Länge, 73
Konsistenz, 47
konstitutive Gleichung, 175
Kontaktwinkel, 210
Kontinuitätsgleichung, 82, 107
Konvektion
- erzwungene, 12
- gemischte, 12
- Marangoni-K., 211
- natürliche, 12, 193
Konvergenz, 47
Kreiszylinder, 137
kritische Reynolds-Zahl, 144
kritischer Zustand, 110
kritisches Druckverhältnis, 110
Kryo-Kanal, 68
Kutta-Joukowsky-Theorem, 188
Kuttasche Abströmbedingung, 187
LLagrangesche Betrachtungsweise, 125
laminare Grenzschicht, 146
Laplace-Gleichung, 132
Laval-Düse, 111
LDA-Messverfahren, 48
LES, 76
logarithmisches Wandgesetz, 156
MMach-Zahl, 25, 55
Magnus-Effekt, 141, 188, 220
Marangoni-Konvektion, 211
mechanische Teilenergie, 83
Medium
- poröses, 198
Messverfahren
- Hitzdraht-M., 48
- LDA-M., 48
- PIV-M., 48
Mikrokanal, 69
Mischungs weglänge, 153
Modell
- physikalisch/mathematisches, 45
Modellbildung, 53
modifizierter Druck, 128
Moody-Diagramm, 60
NNachexpansion, 110
natürliche Konvektion, 193
numerische Simulation, 45
OOberflächenenergie, 208
Oberflächenspannung, 207, 208
Oberflächenwellen, 205
Oseen-Gleichung, 214
PPascalsches Paradoxon, 37
Permeabilität, 199
Pi-Theorem, 52
Pitot-Sonde, 96
PIV-Messverfahren, 48
Poiseuille-Strömung, 165
Poiseuille-Zahl, 59, 172
Polarendiagramm, 189
Polymerzusatz, 173
Polytropenbeziehung, 36
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