Beispiele und Aufgaben zur Technischen Strömungslehre, 1979

Dieses Buch wendet sich an Dozenten und Studenten der Stromungslehre an Hoheren technischen Lehranstalten, Fachhochschulen und verwandten Lehranstalten mit praxis­ orientiertem Ausbildungsweg. Das griindliche Studium eines schwierigen Faches wie der Stromungslehre erfordert nach Ansicht der Autoren drei Dinge: Theoriestudium, Aufgabenrechnen, Laborversuche. Mit dem Lernproze~ an Hand von Laborversuchen hat sich der erstgenannte Autor bereits in einem friiheren Werk bef~t [1]. Dieses Buch will eine Hilfestellung fUr das Aufgabenrechnen geben. Es enthalt etwa 250 Aufgabenstellungen und Fragen mit Losungsangaben. Nach Ansicht der Autoren ist es fUr den Lernproze~ nicht giinstig, wenn sich aile Aufgaben im Buch vorgerechnet vorfinden. Es wurden daher injedem Abschnitt immer nur eines oder wenige exemplarische Beispiele vorgerechnet, fUr die iibrigen finden sich nur Angaben und Losungen. Das Aufgabenrechnen solI nach Ansicht der Autoren mehreren Zwecken dienen: Festigung des Theoriewissens. Sichere Einiibung in die einfachsten Grundgesetze wie etwa in das Ansetzen der Bernoullischen Gleichung und des Impulssatzes fUr praktische Aufgabenstellungen. Das Erlernen der Anwendung und der Handhabung des aus der bisherigen Erfahrung reichlich vorliegenden Versuchsmaterials aus dem Bereich der Stromungslehre wie etwa die Vorausberechnung von Stromungswiderstanden, Druckverlusten usw. - Anregung der Phantaisie fUr mogliche Anwendungen der Stromungslehre. Jedem der 12 Kapitel ist eine Kurzdarstellung des Stoffes mit den wesentlichen Formeln (ohne Ableitungen) vorangestellt. Diese Vorspanne sollen dem Lernenden den Stoff aus dem Theorieunterricht in Erinnerung rufen und auch beim Einpragen der wesentlichen Beziehun­ gen behilflich sein.

1 Grundbegriffe in der Strömungslehre.- 1.1 Kurze Erörterung wichtiger Begriffe.- Fluid.- Stationäre und instationäre Strömung.- Stromlinien und Bahnkurven.- Kontinuitätsgleichung.- Ideales Fluid.- Reale Fluide.- Ablösung und Totwassergebiet.- Laminare und turbulente Strömungen.- 1.2 Kontrollfragen und Aufgaben.- 2 Bernoullische Gleichung für stationäre Strömung.- 2.1 Allgemeines.- 2.2 Verschiedene Formen der Bernoullischen Gleichung.- 2.3 Bernoullische Gleichung mit Arbeits-und Verlustglied.- 2.4 Beispiel.- 2.5 Aufgaben.- 3 Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung.- 3.1 Impulssatz.- 3.2 Anwendung des Impulssatzes auf Propeller im Freistrom.- 3.3 Drallsatz.- 3.4 Beispiel.- 3.5 Aufgaben.- 4 Potentialströmungen.- 4.1 Allgemeines.- 4.2 Ebene Potentialströmungen.- 4.3 Räumliche Potentialströmungen.- 4.4 Beispiele.- 4.5 Aufgaben.- 5 Zähigkeit — Strömung in Spalten und Lagern.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Der Newtonsche Ansatz.- 5.3 Nicht-Newtonsche Fluide.- 5.4 Einheiten.- 5.5 Strömung in Spalten und Lagern.- 5.6 Beispiel.- 5.7 Aufgaben.- 6 Ähnlichkeit von Strömungen.- 6.1 Reynoldssche Ähnlichkeit.- 6.2 Weitere Ähnlichkeitsgesetze.- 6.3 Das IT-Theorem von Buckingham.- 6.4 Beispiele.- 6.5 Aufgaben.- 7 Die Grenzschicht.- 7.1 Übersicht über grundlegende Forschungsergebnisse.- 7.2 Beispiel.- 7.3 Aufgaben.- 8 Rohrströmung und Druckverlust.- 8.1 Strömungscharakter der Rohrströmungen.- 8.2 Druckverlust und Druckabfall.- 1. Druckverlust gerader Rohrleitungsteile.- Laminare Rohrströmung.- Turbulente Rohrströmung.- Nichtkreisförmige Querschnitte.- Druckabfall in der Anlaufstrecke.- 2. Druckverlust von Rohrleitungseinbauten und in Querschnittsübergängen.- Armaturen.- Konfusoren und Diffusoren.- Diverse Widerstandsbeiwerte.- Wärmetauscher.- 3. Gesamte Druckdifferenz zwischen zwei Punkten in einer Rohrleitung.- 8.3 Beispiele.- 8.4 Aufgaben.- 9 Widerstand umströmter Körper.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Der Strömungswiderstand der Kugel.- 9.3 Weitere Versuchswerte — Luftwiderstand von Straßenfahrzeugen.- 9.4 Freier Fall mit Strömungswiderstand.- 9.5 Beispiel.- 9.6 Aufgaben.- 10 Auftrieb und Widerstand von tragflügelartigen Körpern und Fluggeräten.- 10.1 Allgemeines.- 10.2 Kräfte und Momente am Tragflügel und deren Darstellung in Diagrammen.- Lilienthalsches Polardiagramm.- Aufgelöstes Polardiagramm.- Einfluß des Seitenverhältnisses.- Einfluß der Reynoldszahl.- 10.3 Kräfte und Momente am Gesamtflugzeug im stationären Flug.- 10.4 Beispiel.- 10.5 Aufgaben.- 11 Strömung kompressibler Fluide.- 11.1 Allgemeines.- 11.2 Machsche Linien; Verdichtungsstöße.- 11.3 Einteilung der Strömung kompressibler Fluide.- 11.4 Einiges über Überschallströmungen.- 11.5 Beispiel.- 11.6 Aufgaben.- 12 Instationäre Strömungen.- 12.1 Bernoullische Gleichung für instationäre Strömung.- 12.2 Beispiel.- 12.3 Aufgaben.- 13 Umfangreichere Aufgaben aus dem Gesamtgebiet.- 13.1 Vorbemerkung.- 13.2 Aufgaben.- Tabelle 1 Eigenschaften der ICAO-Standard Atmosphäre.- Tabelle 2 Stoffwerte für Wasser.- Tabelle 3 Stoffwerte für trockene Luft.- Tabelle 4 Stoffwerte von Flüssigkeiten.- Tabelle 5 Stoffwerte von Gasen.- Tabelle 6 Molmasse M und Gaskonstante R.- Tabelle 7 Widerstandsbeiwerte und Schattenflächen einiger PKW-Modelle.- Tabelle 8 Widerstandsbeiwerte einiger geometrisch einfacher Körper.- Diagramm 2 Widerstandsbeiwert für unendlich langen querangeströmten Zylinder.- Diagramm 3 Widerstandsbeiwert für die Kugel.- Diagramm 4 Widerstandsbeiwerte stromlinienförmiger Rotationskörper.- Diagramm 5 Tragflügelpolaren.- Literatur.- Ergebnisse.