Beispiele und Aufgaben zur Technischen Strömungslehre

Der Leser, der bis hierher unserem Weg gefolgt ist, soil nun noch riickblickend mit einigen umfang reicheren, tells kapiteliibergreifenden Aufgaben konfrontiert werden. Diese Aufgaben erfordern i. a. etwas mehr Zeit und Geduld. Bei schwierigeren Aufgaben wurde versucht, durch differenzierte Frage ste11ung den Losungsweg vorzuzeichnen. 13. 2 Aufgaben "'''' 13. 1 Die Eichung einer nicht normgemiiEen Blendenmell,strecke (D = 40 mm) fur Luft solI mit Wasser von 20°C erfolgen (Skizze). Mit Wasser ist niimlich eine genaue Messung des Massenstromes m mit Stoppuhr und Waage auf einfache Art mog1ich. Interessierender Bereich bei Betrieb mit Luft: PL = 2 bar, 1?L = 80°C, 3 PL = 1,974 kg/m Mittlere Geschwindigkeit im Rohr WmL = 6-12 m/s. Eine 2 orientierende Berechnung liiEt Wirkdrticke an der Blende von LlPBL = 1500 N/m 2 (bei Wm = 6 m/s) und 6000 N/m (bei Wm = 12 m/s) erwarten. Man berechne: a) Reynoldszahlbereich fur die Luftstromung ReL b) Erforderlicher Wassergeschwindigkeitsbereich Wmw, wenn Reynoldssche A- lichkeit gewahrleistet sein sol1 c) Mindestgroll,e des AuffanggefaJ. )es V min ftir 5 Minuten Mell,zeit d) Welchen Bereich mull, das WirkdruckmeBgerat ftir Wasser liberdecken? e) Ein MeBpunkt ergab: m = 139,2 kg Wasser pro 5 Minuten bei einem Wirkdruck 2 an der Blende von LlPBW = 5920 N/m Ermittle daraus das auch fur Luft gtiltige Wertepaar k, Re. kist dabei die Blendenkonstante in der Gleichung m =kA 'YLlP P A Rohrquerschnittsflache t) Die Rohrstrecke (D = 40 mm), in der die Blende eingebaut ist, ist insgesamt 4 m lang.

Autorentext
Dr. techn. Leopold Böswirth, Prof. i.R., lehrte an der Höheren Technischen Bundes-Lehr- und Versuchsanstalt in Mödling/Österreich.

Inhalt
1 Grundbegriffe in der Strömungslehre.- 1.1 Kurze Erörterung wichtiger Begriffe.- 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 II-Theorem von Buckingham.- 6.4 Beispiele.- 6.5 Aufgaben.- 7 Die Grenzschicht.- 7.1 Übersicht über grundlegende Forschungsergebnisse.- 7.2 Beispiel.- 73 Aufgaben.- 8 Rohrströmung und Druckverlust.- 8.1 Strömungscharakter der Rohrströmungen.- 8.2 Druckverlust und Druckabfall.- 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.- 10.3 Kräfte und Momente am Gesamtflugzeug im stationären Flug.- 10.4 Beispiel.- 10.5Aufgaben.- 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 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.