Technische Strömungslehre

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1 01.3 Bruno Eck Technische Strömungslehre Bearbeitet von R. Ermshaus Neunte, überarbeitete Auflage Band 1: Grundlagen Mit 263 Abbildungen \ Springer-Verlag \ v Berlin Heidelberg l^ewyork London Paris Tokyo 1988

2 Inhaltsverzeichnis Bezeichnungen XI 1 Hydrostatik Der statische Druck Messung des Druckes Gleichgewicht der Atmosphäre 7 2 Bewegungslehre Vergleich mit der Bewegung fester Körper Allgemeine Bewegungsgleichungen Stationäre Bewegung Nichtstationäre Strömungen Strömung mit veränderlicher Dichte Typische Beispiele Staudruck Gasausfluß aus einem Behälter Weitere Beispiele Abreißen der Strömung in einem Fallrohr Beispiel für nichtstationäre Strömung Kräfte senkrecht zur Strömungsrichtung Kontinuitätsgleichung Drehung eines Volumelements. Begriff der mittleren Drehung Die wirkliche Kreisströmung (der Wirbel) Zirkulation Weitere Betrachtungen über Wirbelbewegungen Potentialfunktion Die Stromfunktion Anwendungen.'v Ebene Staupunktströmung Räumliche Staupunktströmung Konforme Abbildung vr.'f.r Singularitäten Grundsätzliches \ Anwendung der konformen Abbildung > Überlagerungsgesetz.^ Zusammensetzung der Parallelströmung mit einer^ebenen Quelle Zusammensetzung von ebener Quelle und Senke 47

3 VIII Inhaltsverzeichnis Ebene Doppelquelle Überlagerung von Parallelströmung mit ebener Quelle und Senke Zusammensetzung von ebener Quelle und Wirbel (Wirbelquelle) Doppelquelle und Parallelströmung Quellen und Senken im Raum Graphische Konstruktion von Strömungsbildern Konstruktion von Strömungsbildern mit Hilfe der Stromfunktion Experimentelle Darstellung der reibungsfreien Strömung Impulssatz Ableitung Die Kugel im schrägen Luftstrahl Kraftwirkung auf Krümmer Reaktionsdruck von Strahlen Beeinflussung von Strahlen ohne Richtungsänderung Wirkung eines Schaufelgitters Berechnung des Stoßverlustes Reibungslose Strömung in offenen Rinnen 71 3 Einfluß der Reibung bei ablösungsfreien Strömungen Innere Reibung infolge Zähigkeit Laminarströmung Ähnlichkeitsgesetz Bewegungsgleichungen mit Reibungsglied Schmiermittelreibung Strömungsformen Eingehendere Betrachtung der Turbulenz Wandturbulenz Übertragung der Turbulenztheorie auf die Rohrströmung Strömungswiderstand in Rohren Allgemeine Bemerkungen Das glatte Rohr Geschwindigkeitsverteilung bei der Rohrströmung Die kinetische Energie der Rohrströmung (Korrekturglied der Bernoullischen Gleichung Das rauhe Rohr Praktische Schlußfolgerungen aus der Prandtl-v. Kärmänschen Rohrreibungstheorie Widerstand in parallel geschalteten Leitungen v Strömungsverlauf in Schüttungen Anlaufstrecke Strömung in geraden Rohren nicht kreisförmigen Querschnittes Oberflächenwiderstand Grenzschichtbetrachtungen 114 \ Die technisch zulässige Rauhigkeit Vermischung eines freien Strahles (Strahl-Turbulenz) Der Umschlag 125

4 Inhaltsverzeichnis IX 4 Ablösung Allgemeine Erscheinungen Ablösung an scharfen Kanten Besondere Ablösungserscheinungen Diffusoren Vielstuflge Stoßdiffusoren nach Regenscheit Widerstände von durchströmten Körpern und Armaturen Unstetige Querschnittserweiterung., Widerstand umströmter Körper Grundsätzliche Bemerkungen Bewegung im Totwasserraum Widerstand von Kugel und Zylinder Überblick über den Widerstand verschiedener Körperformen Die Hauptgesetze der Ablösung (Zusammenstellung) Bewegung fester Körper in strömenden Medien Grundsätzliches Froude-Zahl Ausschleudern von Staubteilchen in gekrümmten Bahnen Die ideale Wirbelsenke als Mittel der Staubabsonderung Typische Anwendungen Tragflügel Fragestellung Kurze Übersicht über Kraftwirkungen Bezeichnungen und Darstellungsmethoden Entstehung der Auftriebskraft Auftrieb des Tragflügels Die unendlich lange Schaufel Schaufel im Gitterverband Randeinflüsse (Induzierter Widerstand) Vergrößerung des Auftriebes durch Klappen Der Strahlflügel.^ Besondere Eigenschaften des Tragflügels Allgemeines Tragflügeleigenschaften bei großen Re-Zahlen.,..-<.--. :rr Tragflügelmessungen bei kleinen Re-Zahlen Zusammenstellung des Re-Einflusses und der Turbulenz Laminarprofile!\ Messerdünne und hauchdünne Platten.\ Absaugen der Grenzschicht \ Auftrieb von rotierenden Zylindern 182

5 X Inhaltsverzeichnis 7 Kavitation Gasdynamik Allgemeine Beziehungen Thermodynamik und Bewegungsgesetze für Gase und Dämpfe Die Hauptgasgleichung Zustandsänderungsgleichungen Die Schallgeschwindigkeit Die Machsche Zahl Strömungen mit Wärmeübertragung Nicht kompressible Stoffe, Kompressible Stoffe Temperaturerhöhung durch Kompression Rohrströmung mit Reibung Adiabatische Strömung Isothermische Strömung Drosseln Anwendung der Formeln Folgerungen Laval-Düse Der Verdichtungsstoß Der schräge Verdichtungsstoß Reflexion an freier Strahlgrenze Reflexion an einer festen Wand Der Staudruck Einfluß der Kompressibilität auf die Tragflügelströmung Zulässiger Erweiterungswinkel bei kompressibler Strömung Verhalten der Strömung bei Überschallgeschwindigkeiten Widerstand bei Überschallströmung Tragflügeleigenschaften Strömungstechnische Messungen Druckmeßgeräte Messung von Druck und Geschwindigkeit in offener Strömung Messung der Strömungsrichtung Messung mit Düsen, Blenden und Venturi-Rohren Normdüse Normblende Normventuridüse Viertelkreisdüse Doppelt abgeschrägte Blende Exzentrische und Segment-Blenden - VN Expansionsberichtigung > Überfallmessungen Direkt anzeigende Durchflußmesser Im Flüssigkeitsstrom sich drehende Meßgeräte Andere Meßverfahren 235 Literaturverzeichnis 237 Namen- und Sachverzeichnis 239