Stationäre Strömung inkompressibler Fluide
Fluid
In der Strömungsmechanik werden Kräfte und Bewegungen von Flüssigkeiten und Gasen untersucht. Beides sind Kontinua, deren Elemente gegeneinander leicht verschiebbar sind. Sie werden unter dem Begriff Fluid zusammengefasst.
inkompressible Strömung
Flüssigkeiten sind inkompressibel. Im technischen Anwendungsbereich der Strömungsmechanik wird auch für Gase Inkompressibilität angenommen, solange die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb Mach 0,3 bleibt. Bezogen auf Luft von 20°C entspricht dieser Grenzwert einer Geschwindigkeit von ca. 100 m/s und die Dichteänderung beträgt ca. 4 %. Man kann daher in der technischen Strömungsme-chanik Flüssigkeits- und Gasströmungen weitgehend mit einheitlichen Grundlagen behandeln.
Stationäre und instationäre Strömung
Stationäre Strömung: die Geschwindigkeit eines Fluidteilchens ändert sich mit dem Ort: v = f(s).
Instationäre Strömung: die Geschwindigkeit eines Fluidteilchens ändert sich mit der Zeit und dem Ort: v = f(s,t).
Instationäre Strömungen treten bei Ausflussvorgängen, bei An- und Abfahrvorgängen von Strömungsmaschinen oder bei Flüssigkeitsschwingungen und bei Druckstoßvorgängen auf.
Um ein besseres Verständnis für die unterschiedlichen Strömungsarten zu erhalten, sehen Sie sich das folgende Video an.
Geschwindigkeitsprofil bei voll ausgebildeter Strömung
laminar (links)
turbulent (rechts)
Strömungsverluste in geraden Rohren
Δp Differenzdruck,
Q Volumenstrom
Strömungsverluste in Rohrformstücken
Erweiterung / Verengung / Richtungs-änderung
Rohrbögen
Segmentbogen / Rohrwinkel
1 Rohrwinkel,
2 Segmentbogen,
3 Rohrbogen,
4 Verengung
Verluste in ein- und mehrsträngigen Rohrleitungssystemen
Durchfluss-Messtechnik: Darstellung der technisch üblichen Messverfahren
Δp Differenzdruck
Kavitation
Kavitationserscheinungen in technischen Rohrleitungssystemen: Entstehung und Folgen
1 Dampfblase entsteht,
2 Dampfblase fällt zusammen,
3 Wasserstrahl trifft die Oberfläche und führt zur Werkstoffzerstörung
Ausfließen aus Behältern
Einfluss von Ausflussquerschnitt und Form auf den Strahlquerschnitt
vertikaler Ausfluss / horizontaler Ausfluss
h Fallhöhe,
v Geschwindigkeit
besondere Betonung der technischen Fragestellungen
Bauformen
Ventilkennlinien
Kvs-Werte
unterkritische und überkritische Strömung
Kontrollbauwerke
Abflussmessverfahren