Klausur. Strömungsmechanik

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1 Strömungsmechanik Klausur Strömungsmechanik. Juli 007 Name, Vorname: Matrikelnummer: Fachrichtung: Unterschrift: Bewertung: Aufgabe : Aufgabe : Aufgabe 3: Aufgabe 4: Gesamtpunktzahl:

2 Klausur Strömungsmechanik SS007 Seite - - von Formelsammlung: Navier-Stokes-Gleichungen: = = = y x y v x v y p g y v v x v u t v y u x u x p g y u v x u u t u 0 y v x u η ρ ρ η ρ ρ Gasdynamische Beziehungen: Druck: tot Ma p p = Temperatur: tot Ma T T = Dichte: tot Ma = ρ ρ Schallgeschwindigkeit: tot Ma a a = Kritische Flächenverhältnis: ( ) * Ma Ma A A = Größen über den senkrechten Verdichtungsstoß: Dichteverhältnis: ( ) ( ) Ma Ma = ρ ρ Druckverhältnis: ( ) Ma p p =

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5 Klausur Strömungsmechanik SS007 Aufgabe : Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen:. Nennen Sie den Newton schen Schubspannungsansatz.. Nennen Sie die Ausflussformel nach Toricelli. 3. Nennen Sie die Gleichung für den Druckverlauf in einer inkompressiblen Flüssigkeit. 4. Was versteht man unter Navier-Stokes-Gleichung? Seite von - 0 -

6 Klausur Strömungsmechanik SS Geben Sie an, welche Totalgröße sich über einen Stoß ändert. 6. In welcher Art ändern sich die Strömungsgrößen über einen Stoß? 7. Warum wird zur Anwendung des Impulssatzes immer auch ein Kontrollraum benötigt? 8. Erläutern Sie den Begriff der konvektiven Beschleunigung. Seite von - 0 -

7 Klausur Strömungsmechanik SS Mit welcher Bedingung unterscheidet man inkompressible und kompressible Strömungen? 0. Welche Oberflächenkräfte gibt es in Strömungen?. Was ist typisch für eine laminare Strömung?. Skizzieren Sie je eine Couette- und eine Poiseuille-Strömung. Seite von - 0 -

8 Klausur Strömungsmechanik SS007 Aufgabe : Luft tritt kompressibel aus einem Behälter mit dem Totalzustand p tot und T tot durch eine Lavaldüse ins Freie. p T tot tot A * c * m& A p T c R Von der Strömung durch die Lavaldüse sind dabei die folgenden Daten bekannt: Isentropenexponent der Luft =. 4 Spezifische Gaskonstante der Luft R Luft = J ( kgk ) Druck am Düsenaustritt Temperatur am Düsenaustritt p = bar T = 56.5K Machzahl am Düsenaustritt Ma = Isentropenexponent von Heißdampf =. 3 Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben: a ) Bestimmen Sie die Geschwindigkeiten c * im engsten Querschnitt und c im Austrittsquerschnitt. b ) Bestimmen Sie für den austretenden Massenstrom m & = 00 kg s den engsten Querschnitt A * sowie den Austrittsquerschnitt A. c ) Wie groß wäre die Machzahl Ma am Austritt, wenn statt Luft Heißdampf bei sonst gleichen Bedingungen durch die Lavaldüse austreten würde? Seite von - 0 -

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12 Klausur Strömungsmechanik SS007 Aufgabe 3: Zwei Platten werden in einem Ölbad mit den unterschiedlichen Geschwindigkeiten U und U gegen die Erdschwere nach oben durch das Öl gezogen. Die beiden Platten bewegen sich parallel und im konstanten Abstand H zueinander. Der durch die Plattenbewegung erzeugt vertikale Druckgradient kann gegenüber dem Einfluss der Erdschwere vernachlässigt werden, und die sich einstellende Ölströmung kann als ausgebildet betrachtet werden, sodass alle Ableitungen in x-richtung verschwinden. Die Stoffdaten für das Öl sind mit der Viskosität η Öl und die Dichte ρ Öl gegeben. U U H g x y η Öl ρ Öl Dichte des Öls kg ρ Öl = m dynamische Viskosität des Öls 3 Ns η Öl = m Geschwindigkeit der bewegten Platte Geschwindigkeit der bewegten Platte Plattenabstand Breite des Ölfilms U =0.m/s U =0.4m/s H=3mm B = m Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben: a ) Bestimmen Sie den sich ergebenden Verlauf der Geschwindigkeit u ( y) im Spalt. b ) c ) Bestimmen Sie Position zwischen den Platten mit der geringsten Geschwindigkeit. In welche Richtung fließt an dieser Stelle die Strömung? Bestimmen Sie den sich ergebenden Massenstrom m&, der durch die beiden Platten nach oben mitgeschleppt wird. Seite - - von - 0 -

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16 Klausur Strömungsmechanik SS007 Aufgabe 4: Eine Messstrecke wird aus einem großen offenen Behälter stationär mit Wasser versorgt. Nach dem Durchströmen der Messstrecke, die den Strömungsquerschnitt A hat, wird das Wasser unterhalb der Messstrecke ins Freie abgeführt. Der Auslassquerschnitt ist dabei mit A gegeben. p 0 H Messstrecke c p A h A p 0 kg Dichte des Wassers ρ Wasser = m Umgebungsdruck Querschnittsfläche der Messstrecke Querschnittsfläche des Auslasses Höhe p 0 = bar A = 0.47m A = 0.65m H =.5m Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben: a ) Bestimmen Sie die Höhendifferenz h zwischen der Messstrecke und des Auslasses so, dass in der Messstrecke der Druck pmessstreck e = 0.7 p0 herrscht. b ) Bestimmen Sie nun die Geschwindigkeit c in der Messstrecke und die Austrittsgeschwindigkeit c. Seite von - 0 -

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