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

h Fallhöhe,

v Geschwindigkeit


besondere Betonung der technischen Fragestellungen

  • Bauformen

  • Ventilkennlinien

  • Kvs-Werte


  • unterkritische und überkritische Strömung

  • Kontrollbauwerke

  • Abflussmessverfahren