Technische Strömungsmechanik für Studium und Praxis

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1 Albert Jogwich Martin Jogwich Technische Strömungsmechanik für Studium und Praxis 2. Auflage <f

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort.. V Iuhaltsverzeichnis VII 0 Einleitung Einheiten nach DIN 1301,1314 und Formelzeichen nach DIN - Normblättern 3 i 0.3 Zusammenstellung der verwendeten Größen und Kennzahlen Vektoren Schreibweise physikalischer Gleichungen nach DIN Einheitengleichungen Physikalische Größen Größengleichungen Zahlenwertgleichungen Formarten und Dichteänderung der Stoffe; Einteilung der Technischen Mechanik Formarten der Stoffe (Aggregatzustände) Dichteänderung der Stoffe Einteilung der Technischen Mechanik Thermodynamik Züstandsgleichung für ideale Gase Normzustand Umrechnung des Gasvolumens für verschiedene Gaszustände Austauschbare Wärmemenge Innere Energie 33

3 VIII Inhaltsverzeichnis 0.7,6 Äußere absolute Gasarbeit.' , Verschiebearbeit.'.: Technische Gasarbeit Enthalpie.< I. Hauptsatz der Wärmelehre Entropie Besondere Zustandsänderungen der Gase 39 1 Mechanik der ruhenden Flüssigkeiten und Gase 49 I. 1.1 Hydrostatik Flüssigkeitsoberflächen Spannungszustand der ruhenden Flüssigkeit Flüssigkeitsdruck Druckverteilung ; Durch hydrostatische Drücke erzeugte Kräfte Aerostatik, Isotherme Gasschichtung Adiabatische Gasschichtung Lineare Druckverteilung Schaubild für die einzelnen Druckfunktionen (Bild 1./37) Reibungsfreie Strömung inkompressibler Flüssigkeiten Begriffe der Strömungsmechanik Stromlinie, Stromröhre, Stromfaden Stationär - instationär Der Mengenstrom Stetigkeitsgieichung Eindimensionale Strömung Dreidimensionale Strömung Satz von Bernoulli Energiegleichung Anwendungen der Energiegleichung Potentialströmung 171

4 Inhaltsverzeichnis, IX Linienintegrale Zirkulation Potentiale Potentialströmungen? Satz von THOMSON Einige Potentialströmungen Impulssatz für strömende Stoffe Drall und Drall satz für strömende Stoffe Der Drallsatz Drallsatz für Strömungsmaschinen: Eulersche Turbinengleichung Verlustfreie Gasströmung Strömungsgeschwindigkeit und Massenstrom Ausströmgeschwindigkeit w 2 und Geschwindigkeitsfunktion y/^ Austretender Massenstrom m, Ausflussfunktion ^kritisches Druckverhältnis p^jp\ Kritische Ausströmgeschwindigkeit Gestaltung der Austrittsöffnung von Mündungen und Düsen Besondere Betriebszustände für Mündungen Besondere Betriebszustände für Lavaldüsen Änderung des Auslegezustandes bei Mündungen Änderung des Auslegezustandes bei Lavaldüsen Schallgeschwindigkeit Schallausbreitung im strömenden Gas Machzahl, Machscher Winkel Berechnung und Darstellung von Überschallströmungen Reibungsbehaftete Strömung Viskosität Dynamische Viskosität 7] Kinematische Viskosität v 287

5 X s Inhaltsverzeichnis 4.2, Ähnlichkeitsbetrachtungen Die Reynoldszahl Re Die Froudezahl Fr Weitere Kennzahlen der Ähnlichkeitsmechanik Strömungsformen Reibungsbehaftete Strömung durch Rohre Laminare Rohrströmung Geschwindigkeitsverteilung, Gesetz von STOKES Abhängigkeit zwischen Volumenstrom, mittlerer Strömungsgeschwindigkeit und Reibungsverlust bei der laminaren Strömung, Gesetz von HAGEN-POISEUILLE? Turbulente Rohrströmung. : Die Grenzschicht der Rohrströmung Geschwindigkeitsverteilung in der turbulenten Rohrströmung Reibungsverlust bei turbulenter Rohrströmung Reibungsverlust in horizontalen, geraden Rohren mit gleichbleibendem Querschnitt ohne Krümmer und Einbauten Energieverluste durch Rohreinbauten Widerstandszahlen "für verschiedene Einbauten Zusammenstellung der Gleichungen zur Berechnung des Energieverlustes in Rohrleitungen (Tabelle 4./2) Gleichwertige Widerstandslänge / w Strömung durch unrunde Rohre und Rinnen, Strömung aus Behältern Strömung durch unrunde Rohre Strömung durch Rinnen Strömung aus Behältern Energieverluste ausströmender Gase Widerstand angeströmter Körper Druckwiderstand Reibungswiderstand 435

6 Inhaltsverzeichnis ' XI 5.3 Gesamter Körperwiderstand Widerstandsgesetz von STOKES Sinkgeschwindigkeit von Staubteilchen Durchflussmessunger. mit Drösselgeräteu Z Der Tragflügel, Dynamische Auftriebskraft Satz von KuTTAund JOUKOWSKI Auftrieb und Widerstand am Tragflügel Gleitflug, Gleitzahl, Anstellwinkel Diagramme für die Beiwerte c^, c WG und c M Instationäre Strömung Instationäre Strömung aus einem Behälter Inctacionäre Strömung zwischen zwei Behältern Bernoullische Gleichung für instationäre Strömungen Erweiterte Energiegleichung Einteilung der mechanischen Maschinen Energiegleichung für zwischeageschaltete Maschinen Energiegleichung für zwischengeschaltete Wärmetauscher Allgemeine Energieglelchung 538

7 XII Inhaltsverzeichnis 10 Grundwasserströmungen Durchlässigkeitsbeiwert Permeabilität Entnahmebrunnen Ungespanntes Grundwasser? Gespanntes Grundwasser Versickerungsbohrungen Ungespanntes Grundwasser Gespanntes Grundwasser Grundwasserabsenkung Ungespanntes Grundwasser Gespanntes Grundwasser Berechnung der Reichweite Anhang Schrifttum Relevante Normblätter Sachverzeichnis ; 573