Josef Kozeny

Hydraulik

Ihre Grundlagen und praktische Anwendung

• Broschiertes Buch

Produktbeschreibung

Faktoren, die im Versuche unveranderlich waren (Gerinnebreite, Wehrhahe w usf. ) nicht explicit in Erscheinung treten konnten. Dies ist bei Anwendung von (42) zu bedenken, wahrend (43) versagt, wenn hu=tu-w=O istl). o. Widerstand und Stromungsdruck. Blasen. Bewegung von Schaumen usw. 1. Einleitung 2 Schon J. NEWTON ) hat sich mit dem Widerstand bewegter Karper in Fliissig keiten (Luft) theoretisch und experimentell befaBt. Er setzte fiir diesen 2 W=(J'F'v , (1) wenn F die Projektion des Karpers auf eine. zur Bewegungsrichtung senkrechte Ebene ist, so daGalso (1) nichts anderes ist als die Impulsanderung der in der Zeiteinheit verdrangten Fliissigkeitsmasse (!. F· :. Nach dieser Anschauung miiBte dann der Widerstand einer gebuckelten Scheibe del' gleiche sein, ob nun dieselbe ihre Hohlseite zur Bewegungsrichtung gekehrt oder entgegengesetzt liegen hat (Abb. 511). In Wirklichkeit ist in ersterem Fall der Widerstand weit graBer als in letzterem, was auf das eigenartige Verhalten derGrenzschicht (L8c) zuriick zufiihren ist. In H II 2 wurde dargelegt, daB z. B. eine ~-~-- Kugel in reibungsloser Fliissigkeit nur dann einen Wider IrQ/I~rcr K/~in~r~r stand erfahrt, wenn sie beschleunigt bewegt wird. AuBer IYitler,ftanti dem vermag die Potentialtheorie die Kraftwirkung des Abb. 511 Quertriebes zu erklaren (HIV ll). Die von HELMHOLTZ und KIRCHHOFF begriindete Theorie der diskontinui- lichen Bewegung (HIV9mp) hat einen wesentlichen Fortschritt gebracht, obwohl die sich aus ihr ergebenden Widerstande zu klein sind gegeniiber den beobachteten.

Produktdetails

• Verlag: Springer / Springer Vienna / Springer, Wien
• Artikelnr. des Verlages: 86014409, 978-3-7091-7593-4
• Softcover reprint of the original 1st ed. 1953
• Seitenzahl: 604
• Erscheinungstermin: 25. Januar 2012
• Deutsch
• Abmessung: 235mm x 155mm x 33mm
• Gewicht: 914g
• ISBN-13: 9783709175934
• ISBN-10: 3709175933
• Artikelnr.: 40772221

Inhaltsangabe

A. Eigenschaften der Flüssigkeiten, insbesondere des Wassers.- B. Hydrostatik.- 1. Begriff des Druckes in Flüssigkeiten. Druckgradient.- 2. Gleichgewicht nach Euler.- 3. Druck in ruhender Flüssigkeit infolge der Schwere.- 4. Druck auf ebene Wände.- 5. Druck auf gekrümmte Flächen.- 6. Der Auftrieb. Prinzip des Archimedes.- 7. Schwimmen der Körper.- 8. Stabilitätsbedingung schwimmender Körper.- 9. Gepreßte Flüssigkeit (Pascals Prinzip). Hydraulische Presse.- 10. Gleichgewicht der Bewegung.- 11. Die mechanischen Wirkungen der Kapillarität.- a) Oberflächenspannung. Binnendruck.- b) Die Hauptsätze der Kapillarität.- c) Rotationsflächen.- d) Benetzte Wände. Kapillarrohre.- e) Dünne Häutchen.- f) Kapillarspannung und Dampfdruck. Osmotischer Druck.- C. Bewegung idealer Flüssigkeiten.- 1. Bewegungsgleichungen von L. Euler.- 2. Die Kontinuitätsgleichung.- 3. Bahn- und Stromlinien. Der Satz von Gauß.- 4. Integration der Euler-Gleichungen. Begriff der Drehung. Energiesätze.- D. Eindimensionale Flüssigkeitsbewegung. Stromfadentheorie.- I. Von der Zeit unabhängige oder stationäre Bewegung.- 1. Kontinuitäts- und Bewegungsgleichung. Bernoullisches Gesetz.- 2. Anwendungen des Bernoullischen Gesetzes.- a) Druckmessung, Drucksonden, Pitot- und Staurohre.- b) Venturimeter, Staudüsen und Stauflansche.- c) Stauscheiben und Düsen.- d) Ausfluß aus kleiner Öffnung.- e) Saugwirkung strömender Flüssigkeit.- f) Heberleitungen.- g) Offene Gerinne.- h) Meßkanäle nach dem Venturi-Prinzip.- II. Die nichtstationäre Strömung.- 1. Gefäßentleerung.- 2. Füllen und Entleeren von Schleusenkammern.- 3. Schwingungen.- 4. Kleine Störungen in reibungslosen, aber zusammendrückbaren Flüssigkeiten.- E. Der Impulssatz und seine Anwendung.- 1. Allgemeine Darlegungen. Begriff der Reaktion.- 2. Der Strahldruck gegen feste Wände.- a) Strahl senkrecht zur Wand.- b) Schräge Platte.- 3. Druck der strömenden Flüssigkeit in rotierenden Kanälen. Reaktionsräder.- 4. Weitere Anwendungen des Impulssatzes.- a) Nichtstationärer Ausfluß mit Ansatzrohr.- b) Bordasche Mündung.- c) Richtungsänderungen in Druckrohrleitungen.- d) Euler-Gleichung aus dem Impulssatz.- e) Schnelligkeit eines Schwalles.- f) Der Stauschwall.- g) Sprunghafte Querschnittserweiterung, Düsenmanometer.- h) Impulsaustausch und innere (molekulare) Reibung.- i) Der Wassersprung.- k) Wasserstoß in Druckleitungen.- 1) Verdichtungsstoß.- F. Strömung in geschlossenen Leitungen mit Verlusten.- I. Strömung in Schichten, laminare Bewegung.- 1. Stationäre Bewegung.- a) Strömung zwischen parallelen Wänden.- b) Ringspalt. Kreisrohr. Gesetz von Hagen-Poiseuille.- c) Ausbildung der laminaren Strömung.- 2. Nichtstationäre Schichtströmungen.- a) Kapillarrohr.- b) Ermittlung der Zähigkeit. Viskosimeter.- c) Bewegte Wände in ruhender zäher Flüssigkeit.- II. Turbulente Strömung.- 1. Allgemeines. Das Kreisrohr.- 2. Das Ähnlichkeitsgesetz von Osborne Reynolds.- 3. Der Strömungswiderstand in geschlossenen Leitungen.- 4. Widerstandsgesetz und Geschwindigkeitsverteilung bei glatter Wand.- 5. Die neueren Untersuchungen von L. Prandtl und Th. V. Karman.- 6. Nicht kreisförmige Querschnitte.- 7. Widerstandsgesetz und Geschwindigkeitsverteilung bei rauhen Wänden.- 8. Weitere Messungen und Formeln der hydrotechnischen Praxis.- a) Eisen-, Beton- und Tonrohre.- b) Eternit- und Holzrohre. Wandwelligkeit.- c) Geschlossene Leitungen mit nicht kreisförmigem Querschnitt.- ?) Normales Eiprofil.- ?) Gedrückte Profile, Das Maulprofil.- ?) Das normalisierte Hufeisenprofil.- Beispiel.- 9. Praktische Aufgaben.- 10. Bewegung in Schläuchen.- III. Besondere Widerstände in geschlossenen Leitungen.- 1. Der Eintrittswiderstand.- 2. Querschnittsänderungen in Rohrleitungen.- a) Plötzliche Änderungen.- b) Allmähliche Querschnittsänderungen.- 3. Richtungsänderungen.- a) Rohrkrümmer.- b) Kniestücke.- c) Die Rohrverzweigung.- IV. Die nichtstationäre Bewegung in Druckrohrleitungen.- 1. Energiegleichung.- 2. Der Wasserstoß.- a) Starres Rohr, Wasser unzusammendrückbar.- b) Die Grundgleichungen des Wasserstoßes mit Rücksicht auf Elastizität.- c) Die direkte Stoßwelle.- Beispiel.- d) Die kinetische Energie.- e) Der Gegenstoß. Druck und Geschwindigkeit nach Reflexion.- ?) Druckverlauf beim Schließen bis zum Stillstand der Absperrvorrichtung.- ?) Druckverlauf bei unvollkommenem Abschluß nach Beendigung des Schließens.- ?) Druckverlauf nach vollkommenem Abschluß des Absperrorgans.- Beispiel.- f) Der negative Wasserstoß beim Öffnen, Inbetriebsetzen einer Leitung.- Beispiel.- g) Zeichnerisches Verfahren. Schaubilder.- Beispiel.- h) Neuere Methode mittels der Stoßgeraden.- ?) Langsames lineares Schließen.- ?) Rasches Schließen.- ?) Langsames Öffnen.- ?) Rasches Öffnen.- ?) Rasches Öffnen und ebensolches darauf folgendes Schließen.- ?) Berücksichtigung der Reibung.- V. Schwingungen im Wasserschloß.- 1. Die Grundgleichungen.- 2. Das Schachtwasserschloß.- 3. Wasserschloß mit veränderlichem Querschnitt.- 4. Schrittweise Lösung der Wasserschloß-Aufgabe.- 5. Zeichnerische Verfahren.- Beispiel.- a) Schließvorgang, Entlastung.- b) Belastungsvergrößerung.- 6. Untersuchung der Stabilität der Spiegelschwankungen im Wasserschloß.- a) Konstante Wasserabgabe an die Druckleitung.- b) Linear anwachsende Belastung bei steigendem Gefälle.- c) Linear zunehmende Belastung bei abnehmendem Gefälle.- d) Regelung auf konstante Leitung.- e) Das gedämpfte Wasserschloß.- ?) Kleine Schwingungen.- ?) Endliche Schwingungsweiten.- VI. Das Wassermeßverfahren von N. Gibson.- G. Offene Gerinne.- I. Stationäre gleichförmige Bewegung.- 1. Gleichförmige Bewegung bei großer Gerinnebreite und festen Wänden.- a) Die Schichtströmung.- b) Turbulenz und Rauhigkeit.- 2. Gerinne von gleichmäßiger Tiefe. Günstigster Querschnitt.- 3. Durchfluß in geschlossenen Leitungen bei Teilfüllung.- Beispiel.- 4. Bewegung in Krümmungen.- 5. Messung des Durchflusses. Bewegungsgröße und kinetische Energie.- II. Die ungleichförmige Bewegung.- 1. Stau- und Senkungslinien.- a) Ohne Rücksicht auf die Krümmung.- b) Berücksichtigung der Krümmung.- 2. Praktische Berechnungen. Stau- und Senkungskurven.- a) Regelmäßiges Profil.- b) Unregelmäßiges Profil.- c) Kurze Bauwerke.- d) Übergang vom Schießen zum Strömen. Der Wassersprung.- III. Die nichtstationäre Bewegung.- 1. Grundgleichungen für das breite Gerinnea. Kleine Wasserstandsänderungen.- a) Ohne Berücksichtigung der Krümmung des Wasserspiegels.- b) Berücksichtigung der Krümmung des Wasserspiegels.- 2. Behandlung von Schwall und Sunk mittels des Impulssatzes.- a) Der Füllschwall.- b) Der Stauschwall.- c) Formänderung von Schwall und Sunk.- d) Einfluß von Querschnittsänderungen.- e) Die Dauerform des Schwalles.- H. Mehrdimensionale Behandlung der drehungsfreien Bewegung.- I. Grundlagen der Potentialströmung.- 1. Geschwindigkeitspotential. Randbedingungen.- 2. Die Zirkulation. Satz von Stokes. Satz von W. Thomson.- 3. Der Greensche Satz. Eine Bemerkung von W. Thomson (Lord Kelvin).- II. Räumliche Potentialbewegung.- 1. Quellen und Senken.- 2. Doppelquellen. Ruhende Kugel in bewegter Flüssigkeit.- 3. Pulsierende Kugeln. Theorie von Bjerknes.- III. Axialsymmetrische Potentialströmung.- 1. Allgemeines.- 2. Die Strömung gegen einen Staupunkt.- 3. Strömung um Rotationskörper.- 4. Streckenförmig verteilte Quellen und Sanken. Orthogonale Koordinaten.- IV. Die ebene Potentialströmung.- 1. Geschwindigkeitspotential und Stromfunktion. Analytische Funktionen.- 2. Die einzelne Quelle bzw. Senke.- 3. Quell-Senken-Strömung. Beispiel Walzenwehr.- 4. Quelle in fortschreitender Strömung. Umströmung zylindrischer Halbkörper.- 5. Reihenförmig angeordnete Quellen und Senken. Doppelquellen.- 6. Lineare Quellen und Senken.- 7. Kreisförmig verteilte Quellen und Senken. Das Poisson-Integral.- 8. Strömung um zylindrische Körper. Der Kreiszylinder und seine Anwendung zur Geschwindigkeitsmessung.- 9. Die konforme Abbildung.- a) Der Winkel.- b) Die zusammengesetzte Funktion $zeta = sqrt {1 - zeta a^2 }$.- c) Die lineare Transformation.- d) Weitere Abbildungsfunktionen. Zweieck, Kreissektor, Sichel.- e) Abbildung eines Kreises auf eine Gerade.- f) Strömung senkrecht zur ebenen Platte.- g) Die schief angeströmte Platte.- h) Abbildung eines Kreises auf einen Kreisbogen.- i) Abbildungsfunktion $zeta _a = D,ofzeta$. Strömung zu einem geraden Schlitz.- j) Quellenreihe (negative Quelle = Senke).- k) Abbildung von Vielecken. Verfahren von Schwarz-Christoffel.- l) Abbildung von Rechtecken. Elliptische Integrale.- m) Die Hodographenmethode.- ?) Berandung bekannt.- ?) Form der Berandung teilweise unbekannt. Diskontinuierliche Bewegung.- ?) Der Ausflußstrahl.- n) Strömungsgebiete beliebiger Form.- o) Versuchstechnische Lösung konformer Abbildungen.- ?) Elektrische Methode.- ?) Analogie zur gespannten Membran.- 10. Potentialbewegung mit Zirkulation. Magnus-Effekt.- 11. Hydrodynamischer Auftrieb. Satz von Kutta-Joukowsky. Formeln von Blasius.- V. Wirbelbewegung.- 1. Sätze von H. V. Helmholtz. Analogie zum Biot-Savartschen Gesetz.- 2. Wirbel und Strudel.- 3. Mehrere parallele Wirbelfäden.- 4. Kreisförmige Wirbelringe.- 5. Wirbelschichten.- 6. Wirbelstraßen. Stabilität. V. Karmansche Wirbelstraße.- I. Die Wellenbewegung.- 1. Einleitung. Prinzip von Huygens. Superposition und Reflexion.- 2. Die ebene fortschreitende Welle.- 3. Wellen in geschichteten Flüssigkeiten.- 4. Einfluß der Kapillarität.- 5. Stehende Wellen.- 6. Wellengruppen.- 7. Ringwellen.- 8. Schiffswellen.- 9. Meereswellen und ihre Wirkung auf Bauwerke.- K. Das Wasser im Boden. Grundwasserbewegung.- I. Statik des Wassers im Boden.- II. Die Bewegung des Grundwassers.- 1. Die Durchlässigkeit.- 2. Die Grundgleichungen. Randbedingungen.- 3. Strömung ohne freiem Grundwasserspiegel.- a) Waagrechte unbegrenzte Grundwasserschicht mit gespanntem Wasser.- b) Wasserzudrang unter Wänden, insbesondere Spundwänden.- 4. Strömung mit freiem Spiegel.- a) Strömung längs einer waagrechten Sohle, ebenes Problem.- b) Strömung längs einer geneigten undurchlässigen Sohle.- c) Abfluß über eine lotrechte Stauwand.- d) Austritt aus Böschungen. Hangquelle.- e) Kanalversickerung.- 5. Axialsymmetrische Grundwasseraufgaben.- a) Schachtbrunnen ohne freien Grundwasserspiegel.- b) Rohrbrunnen im gespannten Grundwasser.- c) Schacht- und Rohrbrunnen bei freiem Grundwasserspiegel.- d) Der Wasserzudrang zum vollkommenen Brunnen als nicht stationärer Vorgang.- 6. Dupuitscher Ansatz und Grundwasserschichtenpläne.- a) Waagrechte undurchlässige Sohle.- b) Schwach geneigte undurchlässige Sohle.- 7. Theorie der Setzung von Tonschichten.- L. Allgemeine Theorie der Bewegung zäher Flüssigkeiten.- 1. Die Bewegungsgleichungen von Navier-Stokes.- 2. Berechnung des Umsatzes mechanischer Energie in Wärme.- 3. Transformation der Navier-Stokesschen Gleichungen.- 4. Die Couettesche Strömung.- 5. Strömungsvorgänge in dünner ebener Schichte.- 6. Laminarströmung bei verschiedenen Rohrquerschnitten.- 7. Hydromechanische Theorie der Schmiermittelreibung.- a) Einleitung.- b) Gleitlager mit ebener Führung.- c) Das Zapfenlager.- d) Strömungslager.- 8. Verhalten der Flüssigkeiten mit kleiner Zähigkeit. Die Prandtlsche Grenzschicht.- a) Vorbemerkungen. Prandtls Abschätzung. Differentialgleichungen von Blasius.- b) Der Impulssatz für die Grenzschicht. Reibungswiderstand an einer Platte.- c) Ablösungsvorgänge.- M. Der Ausfluß aus Öffnungen.- 1. Vorbemerkungen.- 2. Berechnung des Kontraktionskoeffizienten bzw. der Ausflußzahl.- 3. Erfahrungswerte für die Ausflußzahl.- 4. Ausfluß durch Ansatzstutzen.- 5. Ausfluß unter Schützentafeln.- a) Senkrechte Schützen.- b) Schräges Schütz.- N. Der Überfall. Abstürze und Wehre.- 1. Allgemeines.- 2. Der Überfall mit waagrechter scharfer Kante.- a) Ohne Seitenkontraktion.- b) Theoretische Ermittlung der Überfallmenge.- c) Der scharfkantige Überfall mit Seitenkontraktion.- d) Der Proportional-Überfall.- e) Der dreieckige Überfall.- f) Der kreisrunde Überfall in lotrechter dünner Wand.- 3. Abstürze und Wehre.- a) Der Absturz.- b) Wehre.- c) Überfall mit waagrechter kreisförmiger Krone. Schachtüberfall.- d) Streichwehre.- O. Widerstand und Strömungsdruck. Blasen. Bewegung von Schäumen usw.- 1. Einleitung.- 2. v. Kármáns Theorie des Flüssigkeitswiderstandes.- 3. Versuche und ihre Ergebnisse.- ?) Senkrecht angeströmte Platten und Zylinder.- ?) Widerstand quadratischer, senkrecht zu ihrer Ebene bewegten Platten.- 4. Widerstand bzw. Strömungsdruck bei einer Kugel.- 5. Nichtstationäres Fallen von Kugeln im Wasser.- 6. Aufsteigende Blasen.- 7. Wasser-Luft-Gemisch in Steilrinnen.- 8. Bewegung von Schäumen.- 9. Hydraulische Grundlagen der Bodenfraktionierung.- 10. Der Schiffswiderstand.- 11. Pfeiler und Rechen. Fangdämme.- a) Pfeiler und Rechen.- b) Fangdämme.- P. Schwebstofftransport und Geschiebebewegung.- 1. Schwebstofftransport.- 2. Geschiebebewegung.- a) Grenzgefälle bzw. Grenzgeschwindigkeit.- b) Der Geschiebetrieb.- c) Kolke.- R. Hydraulische Grundlagen des wasserbaulichen Versuchswesens. Modellregeln.- S. Kurzgefaßte Übersicht verwendeter Bezeichnungen und Formeln der Vektorrechnung.- Namenverzeichnis.