Technische Strömungslehre: Lehr- und Übungsbuch by Leopold Böswirth

By Leopold Böswirth

Dieses Buch wendet sich an Studenten und Dozenten des Faches Stromungslehre in praxisorientierten Studiengangen, insbesondere an Maschinenbauer und Studierende verwandter Fachrichtungen. Das grundliche Studium eines schwierigen Faches wie der Stromungslehre erfordert nach Ansicht des Autors drei Dinge: Theoriestudium, Aufgabenrechnen, La.borver suche. Mit dem LernprozeB anhand von Laborversuchen hat sich der Autor bereits in einem frUheren Werk befaBt [1]. Das vorliegende Werk ist der Theorie und dem Auf gabenrechnen gewidmet. Es ist aus einem im selben Verlag erschienenen Aufgaben buch [2] entstanden. Die Darstellung betont die physikalischen Grundlagen und versucht - mehr als sonst ublich - diese Grundlagen mit Alltagserfahrungen in Beziehung zu setzen. Wo immer moglich wurden auch Ouerverbindungen zur Festkorpermechanik aufgezeigt. 1m allge meinen hat ja der Studierende dieses Gebiet der Mechanik gerade verarbeitet, wenn er sich dem Studium der Fluidmechanik zuwendet. Solche Ouerverbindungen konnen dazu beitragen, beim Studierenden ein solides Bild von den einheitlichen Grundlagen der Naturerscheinungen aufzubauen. Wegen der Kompliziertheit der Stromungser- . scheinungen und wegen des starken .experimentellen Anteils .ist der Abstand der Stromungslehre zur ubrigen Mechanik ohnedies groBer als wunschenswert. Das Studium der Technischen Mechanik im allgemeinen und der Stromungslehre im besonderen hat im Rahmen der Ingenieurausbildung nicht nur den Zweck, dem Studierenden das Werkzeug zur Vorausberechnung technischer Vorgange in die Hand zu geben. 1m Verlaufe dieses Studiums erwirbt er sich unbewuBt - uber die konkreten Lehrinhalte hinaus - eine bestimmte mathematisch-naturwissenschaftliche Sichtweise mit spezifisch technischer Einfarbung, wie sie fUr den Ingenieur charakteristisch ist.

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Unendlich groBe Druckgradienten dp/dn und unendlich groBe Normalbeschleunigungen treten in der Natur aber niemals auf; vielmehr baut sich in der Staustromlinie die Geschwindigkeit bis zum Punkt S auf den Wert 0 ab, das Fluidteilchen geht dann "um die Ecke" und wird von neuem beschleunigt. -----2 2·· r-_~W~-L~'L----~ ~----J~rot ----~ ruhendes Fluid Bild 2-6 Gesarntdruckmessung mit Pitotrohr Wir betrachten einen Punkt 2 auf einer Stromlinie, flir den wir den Gesamtdruck P ges berechnen wollen. Wir denken uns dort einen kleinen Staukorper mit Staupunkt un Punkt 2.

As - dp . dV _ dV. pg sin a. = p dV. w. dw ds ds dp. ). ds + w· dw = 0 p Da ds . sin a. = dh (vgl. Bild 2-4b), ergibt Integration analog zu Gl. 12) Dies ist die Bernoullische Gleichung fUr stationare Stromung. Man erkennt sogleich, daB diese Gleichung giiltig bleibt, wenn man das Bezugsniveau fiir die Hohe h findert und auch wenn man den Bezugsdruck, von dem weg man p miSt, andert. Es werden dann rechts und links nur gleich groSe Summanden hinzuaddiert; die Konstante findert sich zwar, aber die Gleichung bleibt giiltig.

RuM. 12 Wasserbehillter: Mit Hilfe eines Schlauches (lichte Weite 25 mm) wird Wasser abgezogen. An der obersten Stelle ist der Schlauch etwas gequetscht und hat dort nur 60 % seines Normalquerschnittes. Das Niveau im Behalter ist gleichbleibend. Reibungsfreiheit soll angenommen werden. Man berechne: a) Austrittsgeschwindigkeit wa b) Volumenstrom V in lis und in m 3/h c) Absolutdruck an der gequetschten Stelle d) 1st die Annahme von Reibungsfreiheit realistisch? 13 GefaB mit AbfluBrohr entsprechend Skizze.

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