KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Blockprüfung für. Maschinenbau. und. Wirtschaftsingenieurwesen. (3 Stunden)

Ähnliche Dokumente
KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

Klausur Strömungslehre

... (Name, Matr.-Nr, Unterschrift) Klausur Technische Strömungslehre

... (Name, Matr.-Nr, Unterschrift) Klausur Strömungslehre ρ L0

Klausur Strömungslehre a) Beschreiben Sie kurz in Worten das Prinzip des hydrostatischen Auftriebs nach Archimedes.

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

Klausur Strömungsmechanik II

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

ρ P d P ρ F, η F v s

Lehrstuhl für Fluiddynamik und Strömungstechnik Prof. Dr.-Ing. W. Frank Aufgabensammlung zur Vorlesung "Strömungslehre"

Klausur Strömungsmechanik I

Klausur Technische Strömungslehre z g

Klausur. Strömungsmechanik

Hilfsmittel sind nicht zugelassen, auch keine Taschenrechner! Heftung nicht lösen! Kein zusätzliches Papier zugelassen!

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE. Studium Maschinenbau. und

Strömende Flüssigkeiten und Gase

Klausur Strömungsmechanik II

Hydromechanik Hausarbeiten 3

Lehrstuhl für Fluiddynamik und Strömungstechnik Prof. Dr.-Ing. W. Frank

Aufgaben Hydraulik I, 26. August 2010, total 150 Pkt.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfram Frank Lehrstuhl für Fluiddynamik und Strömungstechnik. Aufgabe Name:... Vorname:...

reibungsbehaftete Strömungen bisher: reibungsfreie Fluide und Strömungen nur Normalkräfte Druck nun: reibungsbehaftete Strömungen

Vorlesung STRÖMUNGSLEHRE Zusammenfassung

Klausur Strömungsmechanik 1 Frühjahr März 2013, Beginn 15:00 Uhr

Elektromagnetische Felder und Wellen: Klausur

KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE Fragenteil

Klausur Strömungslehre (Diplom)

Prüfungsklausur Dauer: 2 Stunden

7. Schichtenströmung 7-1. Aufgabe 7.1 [3]


Aufgaben Hydraulik I, 10. Februar 2011, total 150 Pkt.

Übung zu Mechanik 4 Seite 17

Klausur Technische Strömungslehre

Technische Universität Berlin

Aufgabe 1 Hydrostatik (23 Pkt.)

Technische Thermodynamik

3.5.6 Geschwindigkeitsprofil (Hagen-Poiseuille) ******

Klausur Strömungsmechanik II u x + v. y = 0. ρ u u x + v u ) ρ c p. x + v T ) v ; ρ = ρ ; x = x u ρ L ; ȳ = y L ; u ; v = λ λ Konti:

Aufgabe 1: A. 7.7 kj B kj C. 200 kj D kj E. 770 J. Aufgabe 2:

Leibniz Universität Hannover Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik Prof. Dr.-Ing. J. Seume. Klausur Herbst Strömungsmechanik I

6.Übung Strömungslehre für die Mechatronik

Hydromechanik Hausarbeiten 1

laminare Grenzschichten Wofür Grenzschichttheorie?

Matr.-Nummer Fachrichtung

WS 2001/2002 Studienbegleitende Prüfung (DPO 1983)/Studienleistung (DPO 1995)

Elektromagnetische Felder und Wellen

Übungen zur Einführung in die Physikalischen Rechenmethoden II WS 2009/10, VO+UE Univ. Prof. Dr. Christoph Dellago

Klausur Strömungsmechanik I (Bachelor) & Technische Strömungslehre (Diplom)

Aufgabe 1: (18 Punkte)

Hydrodynamik Kontinuitätsgleichung. Massenerhaltung: ρ. Massenfluss. inkompressibles Fluid: (ρ 1 = ρ 2 = konst) Erhaltung des Volumenstroms : v

Vordiplomsklausur in Physik Montag, 14. Februar 2005, :00 Uhr für den Studiengang: Mb Intensiv

Ergänzungsübungen zur Physik für Ingenieure (Maschinenbau) (WS 13/14)

Strömung mit Ablösung Eine Grenzschicht, der ein positiver Druckgradient aufgeprägt ist, kann ablösen: z.b.: Strömung in einem Diffusor

5. Übungsblatt zur VL Einführung in die Klassische Mechanik und Wärmelehre Modul P1a, 1. FS BPh 10. November 2009

Klausur Technische Strömungslehre

1. Aufgabe (10 Punkte)

Klausur Strömungsmechanik 1 WS 2009/2010

Klausur Technische Mechanik C

() = Aufgabe 1 ( Punkte) Institut für Technische und Num. Mechanik Technische Mechanik II/III Profs. Eberhard / Seifried SS 2012 P 2

Klausur Physik für Chemiker

Tutorium Hydromechanik I und II

Prüfungsfrage Strömung der Flüssigkeiten. Fluideigenschaften. Strömungslehre. HYDROSTATIK keine Bewegung

Klausur Experimentalphysik I

Nachklausur zur Vorlesung E1: Mechanik für Studenten im Lehramt und Nebenfach Physik (6 ECTS)

Technische Universität Berlin

F b. Abbildung 1: Fachwerk

06/02/12. Matrikelnummer: Folgende Angaben sind freiwillig: Name, Vorname: Studiengang: Hinweise:

Übung zu Mechanik 4 Seite 28

Potentialströmung und Magnuseffekt

! den Ausdruck W = F. s schreiben darf?

Vektoren, Tensoren, Operatoren Tensoren Rang 0 Skalar p,ρ,t,... Rang 1 Vektor F, v, I,... Spannungstensor

Versuch 4 Messung der dynamischen Viskosität mit dem Rotationsviskosimeter (Grundlagen DIN 53018)

Klausur Technische Mechanik

Theoriefragen für das Labortestat und die Prüfung Fluidmechanik II

Klausur Strömungsmechanik II inkompressibel: ϱ = konst = 0. x + v ρ ( u. y inkompressibel, stationär: u. y = 0

Wiederholungsklausur

Klausur Strömungsmechanik 1 WS 2010/2011

Klassische Experimentalphysik I (Mechanik) (WS 16/17)

Tutorium Hydromechanik I + II

Versuch V1 - Viskosität, Flammpunkt, Dichte

Versuch 9. Bestimmung des Auftriebs, der Zirkulation und des Widerstandes für das

Strömung mit Ablösung Eine Grenzschicht, der ein positiver Druckgradient aufgeprägt ist, kann ablösen: z.b.: Strömung in einem Diffusor

... (Name, Matr.-Nr, Unterschrift) Klausur Strömungsmechanik I

Elektromagnetische Felder und Wellen: Klausur Herbst

Physik I Mechanik und Thermodynamik

Klausur zur Vorlesung E1: Mechanik für Lehramtskandidaten und Nebenfächler (6 ECTS)

Elektromagnetische Felder und Wellen: Klausur

Labor zur Vorlesung Physik

Die Brücke ins Studium. Vorkurs Physik. Dr. Oliver Sternal Dr. Nils-Ole Walliser September 2016

Technische Strömungsmechanik I

I. Mechanik. I.4 Fluid-Dynamik: Strömungen in Flüssigkeiten und Gasen. Physik für Mediziner 1

2.2 Arbeit und Energie. Aufgaben

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Modellbildung am 3.10.

TU Dortmund. Vorname: Nachname: Matr.-Nr.: Aufgabe 1 (Seite 1 von 3)

Thermodynamik I Klausur 1

ETH-Aufnahmeprüfung Herbst Physik U 1. Aufgabe 1 [4 pt + 4 pt]: zwei unabhängige Teilaufgaben

Transkript:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfram Frank 09.10.2003 Lehrstuhl für Fluiddynamik und Strömungstechnik Name:... Vorname:... (Punkte) Matr.-Nr.:... HS I / HS II / IP / WI Aufg. 1)... Aufg. 2)... Beurteilung:... Platz-Nr.:... Aufg. 3)... Aufg. 4)... Aufg. 5)... Aufg. 6)... KLAUSUR STRÖMUNGSLEHRE Blockprüfung für Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen (3 Stunden)

Aufgabe 1: (3 Punkte) Über eine Rohrleitung wird Luft mit der konstanten Geschwindigkeit u aus einem Laboratorium, in dem der konst. Atmosphärendruck herrscht, angesaugt (s.abb.). In dieser Rohrleitung, die von links nach rechts reibungsfrei durchströmt wird, werden an den Stellen 1, 2, 3 und 4 die Drücke mittels U-Rohrmanometern gemessen. a) Man zeichne die sich in den U-Rohren a), b), c) und d) einstellende Meniskenverschiebung der Manometerflüssigkeit qualitativ ein. Der Ausgangszustand bei der Anströmgeschwindigkeit u = 0 ist als gestrichelte Linie (Nullniveau) dargestellt. b) Aus welcher oder welchen Meniskendifferenzen h i (i = 1, 2, 3, 4) kann die Anströmgeschwindigkeit u bestimmt werden? (Zutreffendes bitte ankreuzen) h 1 ( ) h 2 ( ) h 3 ( ) h 4 ( ) u (2) (4) (3) (1) Nullniveau (im Ruhezustand) h 1 h 2 h 3 h 4 (a) (b) (c) (d)

Aufgabe 2: (4,5 Punkte) Ein offener Kanal mit rechteckigem Querschnitt (Breite b senkrecht zur Zeichenebene) wird stationär von Wasser (Dichte ρ) durchströmt, dessen Wasserspiegelhöhe sich nach Überströmen eines Hindernisses von h 1 auf h 2 absenkt. Vor dem Hindernis, bei (1), sei die Ge- y schwindigkeitsverteilung angenähert gegeben durch 1(y) c1max h c =. Bei (2) kann die 1 Geschwindigkeit c 2 wegen der starken Verwirbelung hinter dem Hindernis näherungsweise als konstant angesehen werden. Die statischen Drücke bei (1) und (2) seien jeweils eine lineare Funktion der Höhenkoordinate y. Über der freien Oberfläche herrsche der konstante Umgebungsdruck. Reibungskräfte am Kanalboden und an der freien Oberfläche seien vernachlässigbar. Man bestimme in Abhängigkeit gegebener Größen a) die Geschwindigkeit c 2, b) die Größe der Horizontalkomponente F x jener Kraft, die das strömende Wasser auf das Hindernis ausübt. Gegeben sind: h 1, h 2, b, c 1max, ρ, g. 2 (1) g c 1 (y) (2) h 1 c 2 y h 2 x

Aufgabe 3: (4 Punkte) Die Oberfläche einer kreiszylindrischen, um ihre Achse D drehbar gelagerten Walze (Radius R, Breite b senkrecht zur Zeichenebene) bildet mit einer ruhenden Gegenwand einen Spalt mit der konstanten Spaltweite s und der Breite b. Durch den Spalt strömt ein NEW- TONsches Medium (dynamische Zähigkeit µ) aus einer Kammer mit dem Druck p 1 in eine zweite Kammer mit dem Druck p 2 (p 2 <p 1 ) und bewirkt dadurch eine Drehung der Walze im Uhrzeigersinn. Gleichzeitig übt eine Bremsbacke B ein linksdrehendes, konstantes Reibmoment M R auf die Walze aus. Wegen s<<r und s<<b kann die Strömung im Spalt näherungsweise als zweidimensionale Strömung zwischen zwei geraden, parallelen Wänden angesehen werden, die stationär, laminar und über die ganze Spaltlänge voll ausgebildet ist. Die Drücke im Spalteinlauf bei (1) bzw. im Spaltauslauf bei (2) seien p 1 bzw. p 2. Die Erdschwere soll unberücksichtigt bleiben. a) Man skizziere qualitativ das Geschwindigkeitsprofil im Spalt. b) Unter Verwendung des vorgegebenen Koordinatensystems bestimme man in Abhängigkeit gegebener Größen die Winkelgeschwindigkeit ω, mit der die Walze rotiert. Gegeben sind: R, b, s, µ, p 1, p 2, M R. (1) y s B p 1 M R ω R D s p 2 (2)

Aufgabe 4: (2,5 Punkte) In einem Windkanal befindet sich in einer Parallelströmung von Luft (Newtonsches Medium mit der konstanten Dichte ρ L und der konstanten Zähigkeit ν L ) eine horizontal ausgerichtete Platte, in der eine Pitotsonde und eine Wandanbohrung angebracht sind. Die an diesen Stellen gemessenen Drücke werden auf ein mit Wasser (Dichte ρ ) gefülltes U-Rohr geschaltet und bewirken eine Meniskendifferenz h (s.abb.). a) Man zeichne qualitativ die Meniskenverschiebung im U-Rohrmanometer gegenüber dem eingezeichneten Nullniveau, das sich bei der Geschwindigkeit U = 0 ergibt, ein. b) Unter der Voraussetzung eines linearen Geschwindigkeitsprofiles in der Grenzschicht gebe man an, wie groß der Abstand H zwischen der Pitotsonde und der Wand sein muß, wenn er gerade das doppelte der Grenzschichtdicke δ an dieser Stelle (x = L) betragen soll. c) Man bestimme in Abhängigkeit gegebener Größen die Meniskendifferenz h. Hierbei ist der Einfluß der Erdschwere auf die Luft zu vernachlässigen. Gegeben sind: ρ L, ρ HO 2, g, νl = 15 10-6 m 2 /s, L = 0,3 m, U = 2 m/s. HO 2 U L ρ L ν L x δ H Nullniveau (Ruhezustand) h=? ρ H 2O Meniskenstand im Ruhezustand

Aufgabe 5 : (4 Punkte) Aus einem großen, offenen Behälter mit der konstanten Füllhöhe H strömt Wasser (reibungsfreies Medium mit der konstanten Dichte ρ) unter dem Einfluß der Erdschwere stationär durch einen Kanal und tritt an dessen Ende bei (1) mit freier Oberfläche und der Spiegelhöhe h 1 in die Umgebung aus. Der Kanal hat einen Rechteckquerschnitt mit der konstanten Breite b (senkrecht zur Zeichenebene) und der Höhe h, die im Bereich 0 x L linear von h 0 bei (0) auf h 1 bei (1) abnimmt. In der Umgebung herrsche der konstante Atmosphärendruck. a) Man skizziere qualitativ die Druckverteilung an der Stelle (1) über die Höhe h 1. b) Man berechne nach der Stromfadentheorie in Abhängigkeit gegebener Größen den Druck p(x), den das Wasser im Bereich 0 x L auf die Unterseite der oberen Kanalwand ausübt. Gegeben sind: ρ, H, h 0, h 1, L, g,. g ρ H x L c 1 h 0 h(x) h 1 (0) (1)

Aufgabe 6: (3 Punkte) Aus einem großen Behälter strömt ein inkompressibles NEWTONsches Medium über eine vertikale Steigleitung (Länge H, Innendurchmesser D) und eine angesetzte Düse (Enddurchmesser d) stationär in die umgebende Atmosphäre (Druck ) aus. Der Volumenstrom V &, die kinematische Zähigkeit ν und die Dichte ρ des Mediums, sowie die äquivalente Sandkornrauhigkeit ks des Steigrohres sind bekannt. Unter der Voraussetzung, dass in der Düse (siehe Detailzeichnung) sowohl die Reibung als auch die Schwerkraft vernachlässigt werden können, bestimme man in Abhängigkeit gegebener Größen die Differenz p i zwischen dem Druck p i am Beginn der Steigleitung und dem Druck der Atmospäre. Gegeben sind: V & =0,02 m³/s, ν=3,2 10-6 m²/s, D=80 mm, k S =2,5 mm, H, d, g, ρ. g d D D H p i