Fluidmechanik: Einführendes Lehrbuch

Inhaltsverzeichnis......Page 8
1.1 Womit beschäftigt sich die Fluidmechanik?......Page 18
1.2 Unterscheidung zwischen Fluiden und festen Körpern......Page 19
1.2 Systemdefinition......Page 20
1.3.1 Spezifisches Volumen, Druck und Temperatur......Page 22
1.4 Druck......Page 25
1.5 Temperatur......Page 26
1.6.1 Viskosität Newton\'scher Fluide......Page 27
1.6.2 Fließverhalten nicht Newton\'scher Fluide......Page 30
1.7 Oberflächenspannung......Page 31
1.7.1 Haftspannungen......Page 33
1.7.2 Grenzflächendruck (Kapillardruck)......Page 34
1.7.3 Kapillarität......Page 35
1.8 Problemlösungsmethodik......Page 38
1.9 Benutzung der Programme......Page 40
2.1 Ausbildung freier Flüssigkeitsoberflächen......Page 41
2.2.1 Erzeugung des hydrostatischen Druckes......Page 46
2.2.2 Kommunizierende Gefäße......Page 49
2.2.2 Statischer Druck der Atmosphäre (Aerostatik)......Page 52
2.3.2 Druckkräfte auf gekrümmte Wände......Page 57
2.3.3 Hydrostatisches Paradoxon......Page 58
2.4 Auftrieb und Schwimmen......Page 59
3.1.1 Strömungsgeschwindigkeit......Page 62
3.1.2 Stromlinie, Strömungsfeld......Page 63
3.2.1 Experimentelle Sichtbarmachung......Page 64
3.3.1 Massenstrom und Volumenstrom......Page 65
4.1 Allgemeiner Energieerhaltungssatz......Page 76
4.1.3 Energieerhaltung in Strömungen idealer Fluide......Page 77
4.1.4 Der dynamische Druck......Page 78
4.2.1 Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit......Page 79
4.2.2 Bestimmung des Massen- und Volumenstromes......Page 82
4.2.3 Berechnung der Ausflussgeschwindigkeit aus einem Behälter......Page 85
4.2.4 Strahlpumpen......Page 89
4.2.5 Das hydrodynamische Paradoxon......Page 90
4.2.6 Druckänderung senkrecht zur Strömungsrichtung......Page 91
4.2.7 Kavitation......Page 92
5.1 Impulssatz......Page 94
5.2.1 Strömungskräfte am Rohrkrümmer......Page 97
5.2.2 Rückstoßkräfte von Flüssigkeitsstrahlen......Page 99
5.3 Vereinfachte Propellertheorie......Page 104
5.4 Drallsatz......Page 108
5.4.1 Kraftwirkung auf die Laufräder der Strömungsmaschinen......Page 110
6.1 Einleitung......Page 119
6.2 Ähnlichkeitsgesetze und Kennzahlen......Page 120
6.2.1 Reynoldszahl......Page 121
6.2.3 Eulerzahl......Page 122
6.2.4 Modellversuche......Page 123
6.2.5 Strömungsformen......Page 125
6.4 Reibungsdruckverlust in Rohren......Page 128
6.4.1 Druckverlust in der laminaren Rohrströmung......Page 129
6.4.2 Druckverlust in der turbulenten Rohrströmung......Page 134
6.4.3 Reibungsdruckverlust im Rohr nicht kreisförmigen Querschnitts......Page 146
6.5 Navier-Stokes-Gleichungen......Page 155
7.1 Allgemeines......Page 159
7.2.1 Rohreinläufe......Page 160
7.2.2 Plötzliche Querschnittserweiterung......Page 161
7.2.3 Plötzliche Querschnittsverengung......Page 162
7.2.4 Allmähliche Querschnittserweiterung (Diffusor)......Page 164
7.2.5 Allmähliche Querschnittsverengungen (Konfusor, Düse)......Page 166
7.2.6 Normdrosselorgane......Page 167
7.2.7 Krümmer (Rohrbogen)......Page 168
7.2.8 Verzweigungen......Page 169
7.3 Rohrleitungssysteme......Page 170
7.4.1 Ausfluss bei konstantem Flüssigkeitsniveau......Page 178
7.4.2 Ausfluss bei veränderlichem Flüssigkeitsniveau......Page 180
8.1.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Druckstörung......Page 181
8.1.2 Machzahl......Page 183
8.2 Adiabate Strömung in Kanälen konstanten Querschnitts......Page 186
8.2.2 Spezielle Lösungen der Energiebilanzgleichung......Page 187
8.3.1 Einfluss der Machzahl......Page 198
8.3.2 Ausströmung aus einem Behälter......Page 200
8.3.3 Entleeren eines Behälters......Page 208
8.4.1 Lavaldüse......Page 217
8.4.2 Verdichtungsströmung......Page 222
9.1.1 Grundlagen......Page 225
9.2 Strömungsformen......Page 227
9.3.1 Reibungsdruckverlust......Page 231
9.3.3 Statischer Druckverlust......Page 237
9.3.5 Reibungsdruckverluste in Rohrleitungselementen......Page 238
9.4 Kritischer Durchfluss......Page 243
10.2 Strömungswiderstand umströmter Körper......Page 248
10.2.1 Reibungswiderstand......Page 250
10.2.2 Druck- oder Formwiderstand......Page 251
10.2.3 Messung der Widerstandskräfte......Page 252
10.2.4 Luftwiderstand der Fahrzeuge......Page 253
10.2.5 Widerstandszahlen der Körper verschiedener Formen......Page 257
10.2.6 Schwebegeschwindigkeit......Page 258
10.3 Wirbelablösungen an zylindrischen Körpern......Page 259
10.4.1 Zylindrische glatte Rohre......Page 262
10.4.2 Zylindrische Rippenrohre......Page 266
10.5.2 Tragflügeltheorie......Page 269
10.5.3 Kräfte am unendlich breiten Tragflügel......Page 270
10.6 Umströmung im Überschallbereich......Page 273
10.6.1 Druck und Temperatur am Staupunkt......Page 274
10.6.2 Widerstand umströmter Körper......Page 275
11.1 Allgemeines......Page 278
11.3.1 Gewöhnliche Differentialgleichungen erster Ordnung......Page 279
11.3.2 Differentialgleichungen zweiter Ordnung......Page 283
12.2.1 Druckmesssystem......Page 288
12.2.3 Druckmessgeräte......Page 290
12.2.4 Anordnung der Druckmesssysteme......Page 297
12.3.1 Prinzip der Temperaturmessung......Page 303
12.3.2 Temperaturmessgeräte......Page 304
12.3.3 Anordnung des Temperaturmesssystems......Page 309
12.4.2 Geschwindigkeitsmessgeräte......Page 310
12.5 Flüssigkeitsstandmessung......Page 314
12.6.2 Volumenzähler......Page 315
12.7.1 Prinzipien der Durchflussmessung......Page 317
12.7.2 Durchflussmessmethoden und -geräte......Page 318
12.8 Auswertung von Messungen......Page 328
12.8.1 Fehlerarten......Page 329
12.8.2 Fehlerrechnung......Page 330
12.8.3 Angabe der Fehler......Page 337
A1: Normatmosphäre......Page 340
A2: Stoffwerte Wasser/Wasserdampf: Dynamisch\'e Viskosität......Page 341
A3: Stoffwerte Wasser/Wasserdampf: Dichte......Page 342
A4: Stoffwerte Wasser/Wasserdampf: Schallgeschwindigkeit......Page 343
A5: Stoffwerte des Wassers bei 1 bar Druck......Page 344
A6: Dichte der Flüssigkeiten bei 1 bar Druck......Page 345
A7: Kinematische Viskosität der Flüssigkeiten bei 1 bar Druck......Page 346
A8: Kinematische Viskosität der Öle bei 1 bar Druck......Page 347
B1: Temperaturtabellen für Thermoelemente......Page 348
B2: Durchflusszahlen für Normdüsen......Page 349
B3: Expansionszahlen für Normdüsen......Page 350
B4: Durchflusszahlen für Normblenden......Page 351
B5: Expansionszahlen für Normblenden......Page 352
B6: Durchflusszahlen für Normventuridüsen......Page 353
C1: Liste der Programme......Page 354
E......Page 355
K......Page 356
R......Page 357
U......Page 358
Z......Page 359
Literaturhinweise......Page 360