Strömungslehre. < J Springer. Einführung in die Theorie der Strömungen. Joseph H. Spurk Nuri Aksel. 8., überarbeitete Auflage

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1 Joseph H. Spurk Nuri Aksel Strömungslehre Einführung in die Theorie der Strömungen 8., überarbeitete Auflage Mit Aufgaben und Übungsbeispielen auf CD-ROM < J Springer

2 Inhaltsverzeichnis Kontinuumsbegriff und Kinematik Eigenschaften der Flüssigkeiten, Kontinuumshypothese Kinematik der Flüssigkeiten Materielle und Feldbeschreibungsweise Bahnlinie, Stromlinie, Streichlinie Zeitableitungen Bewegungszustand, Änderung materieller Linien-, Flächen- und Volumenelemente Zeitliche Änderung materieller Integrale 31 Grundgleichungen der Kontinuumsmechanik Erhaltungssatz der Masse Impulssatz Drallsatz oder Drehimpulssatz Impuls- und Drallsatz im beschleunigten Bezugssystem Anwendungsbeispiele aus dem Turbomaschinenbau Bilanz der Energie ": Bilanz der Entropie Thermodynamische Zustandsgieichungen 76 Materialgleichungen 81 Bewegungsgleichungen für spezielle Materialgesetze Newtonsche Flüssigkeiten Navier-Stokessche Gleichungen Wirbeltransportgleichung Einfluß der Reynoldsschen Zahl Reibungsfreie Flüssigkeiten Eulersche Gleichungen Bernoullische Gleichung Wirbelsätze 122

3 X Inhaltsverzeichnis Integration der Energiegleichung Anfangs- und Randbedingungen Vereinfachung der Bewegungsgleichungen Hydrostatik Hydrostatische Druckverteilung Hydrostatischer Auftrieb, Kraft auf Wände Freie Oberflächen Laminare Schichtenströmungen Stationäre Schichtenströmungen Couette-Strömung Couette-Poiseuille-Strömung Filmströmung Strömung zwischen zwei konzentrisch rotierenden Zylindern Hagen-Poiseuille-Strömung Strömung durch nichtkreisförmige Rohre Instationäre Schichtenströmungen Die periodisch in ihrer Ebene bewegte Wand Die plötzlich in Gang gesetzte Wand Schichtenströmungen Nicht-Newtonscher Flüssigkeiten Stationäre Strömung durch ein gerades Kreisrohr Stationäre Schichtenströmung zwischen einer rotierenden Scheibe und einer festen Wand Instationäre Schichtenströmung einer Flüssigkeit zweiter Ordnung Schichtenströmungen bei Bingham-Verhalten Druck-Schlepp-Strömung eines Bingham-Materials Rohrströmung eines Bingham-Materials Grundzüge turbulenter Strömungen Stabilität und Entstehung der Turbulenz Reynoldssche Gleichungen Turbulente Scherströmung in der Nähe einer Wand Turbulente Strömung in glatten Rohren und Kanälen Turbulente Strömung in rauhen Rohren Hydrodynamische Schmierung Reynoldssche Gleichung der Schmiertheorie Statisch belastete Gleitlager Unendlich langes Radiallager Unendlich kurzes Radiallager Endlich langes Radiallager Dynamisch belastete Gleitlager 258

4 Inhaltsverzeichnis XI Unendlich langes Radiallager Gleitstempel Quetschströmung eines Bingham-Materials Filmströmung über halbunendliche Wand Filmkondensation an senkrechter Wand Strömung durch Partikelfilter Strömung durch ein poröses Medium Hele-Shaw-Strömung Stromfadentheorie Inkompressible Strömung Die Kontinuitätsgleichung Die reibungsfreie Strömung Die reibungsbehaftete Strömung Anwendung auf Strömungen durch Rohre mit veränderlichem Querschnitt Der viskose Strahl Stationäre kompressible Strömung Strömung durch Rohre mit veränderlichem Querschnitt Strömung durch Rohre mit konstantem Querschnitt Gleichungen des senkrechten Verdichtungsstoßes Instationäre kompressible Strömung Potentialströmungen Eindimensionale Schallausbreitung Stationäre kompressible Potentialströmung Inkompressible Potentialströmung Einfache Beispiele für Potentialströmungen Virtuelle Massen Ebene Potentialströmung Beispiele für inkompressible, ebene Potentialströmungen Komplexes Potential für ebene Strömungen Blasius-Theorem Kutta-Joukowsky-Theorem Konforme Abbildung Schwarz-Christoffel-Transformation Freistrahlen Strömung um Profile Näherungslösung für schlanke Profile in inkompressibler Strömung Schlanke Profile in kompressibler Strömung 428

5 XII Inhaltsverzeichnis 11 Überschallströmungen Schräger Verdichtungsstoß Abgelöster Verdichtungsstoß Reflexion schräger Stöße Überschall-Potentialströmung um schlanke Profile Prandtl-Meyer-Strömung Stoß-Expansions-Theorie Grenzschichttheorie Lösungen der Grenzschichtgleichungen Ebene Platte Keilströmungen Instationäre Staupunktströmung Allgemeines Umströmungsproblem Temperaturgrenzschicht bei erzwungener Konvektion Temperaturgrenzschicht bei natürlicher Konvektion Integralmethoden der Grenzschichttheorie Turbulente Grenzschichten Schleichende Strömungen Ebene und rotationssymmetrische Strömungen Beispiele ebener Strömungen Das Umströmungsproblem in ebener schleichender Strömung (Stokessches Paradoxon) Schleichende Strömung um eine Kugel 505 A Einführung in die kartesische Tensorrechnung 511 A.l Summationskorivention 511 A.2 Kartesische Tensoren 512 B Krummlinige Koordinaten 523 B.l Kartesische Koordinaten 530 B.2 Zylinderkoordinaten 532 B.3 Kugelkoordinaten 535 C Tabellen und Diagramme für kompressible Strömung 539 D Stoffwerte von Luft und Wasser 557 Literatur 561 Index 563

6 XII Inhaltsverzeichnis 11 Überschallströmungen Schräger Verdichtungsstoß Abgelöster Verdichtungsstoß Reflexion schräger Stöße Überschall-Potentialströmung um schlanke Profile Prandtl-Meyer-Strömung Stofi-Expansions-Theorie Grenzschichttheorie Lösungen der Grenzschichtgleichungen Ebene Platte Keilströmungen Instationäre Staupunktströmung Allgemeines Umströmungsproblem Temperaturgrenzschicht bei erzwungener Konvektion Temperaturgrenzschicht bei natürlicher Konvektion Integralmethoden der Grenzschichttheorie Turbulente Grenzschichten Schleichende Strömungen Ebene und rotationssymmetrische Strömungen Beispiele ebener Strömungen Das Umströmungsproblem in ebener schleichender Strömung (Stokessches Paradoxon) Schleichende Strömung um eine Kugel 505 A Einführung in die kartesische Tensorrechnung 511 A.l Summationskonvention 511 A.2 Kartesische Tensoren 512 B Krummlinige Koordinaten _ B.l Kartesische Koordinaten 530 B.2 Zylinderkoordinaten 532 B.3 Kugelkoordinaten 535 C Tabellen und Diagramme für kompressible Strömung 539 D Stoffwerte von Luft und Wasser 557 Literatur 561 Index 563