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Dieses Lehr- und Übungsbuch betont die Darstellung der physikalischen Grundlagen. Neben diesem Hauptteil des Buches liegt der Schwerpunkt auf dem Beispiel- und Übungsbereich. Durchgerechnete Beispiele und Aufgaben zur selbstständigen Lösung bieten dem Lernenden eine gute Lernerfolgskontrolle. Die 7. Auflage wurde erweitert um einen Abschnitt über Windkaftanlagen sowie ein Kapitel über instationäre Rohrströmungen.
Dieses Lehr- und Übungsbuch betont die Darstellung der physikalischen Grundlagen. Neben diesem Hauptteil des Buches liegt der Schwerpunkt auf dem Beispiel- und Übungsbereich. Durchgerechnete Beispiele und Aufgaben zur selbstständigen Lösung bieten dem Lernenden eine gute Lernerfolgskontrolle. Die 7. Auflage wurde erweitert um einen Abschnitt über Windkaftanlagen sowie ein Kapitel über instationäre Rohrströmungen.
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Prof. Dr. techn. i. R. Leopold Böswirth, lehrte an der Höheren Technischen Bundes-Lehr- und Versuchsanstalt Mödling/Österreich.
Inhaltsangabe
1 Grundbegriffe.- 1.1 Einführung.- 1.2 Erörterung einiger wichtiger Begriffe.- Fluid. Stationäre und instationäre Strömungen. Stromlinien und Bahnkurven. Kontinuitätsgleiehung. Ideales Fluid. Reale Fluide. Ablösung und Totwassergebiet. Laminare und turbulente Strömungen..- 1.3 Wiederholung wichtiger Gesetze der Fluidstatik.- Druck. Hydrostatisches Grundgesetz. Pascalsches Gesetz..- 1.4 Anwendung des Newtonschen Grundgesetzes auf strömende Fluide.- Krümmungsdruckformel..- 1.5 Einteilung der Fluidmechanik.- 1.6 Beispiele.- 1.7 Kontrollfragen und Übungsaufgaben.- 2 Bernoullische Gleichung für stationäre Strömung.- 2.1 Herleitung.- Herleitung aus dem Satz der Erhaltung der Energie. Herleitung aus dem Newtonschen Grundgesetz..- 2.2 Druckbegriffe bei strömenden Fluiden.- Der statische Druck. Gesamtdruck. Staudruck..- 2.3 Regeln für die Anwendung der Bernoullischen Gleichung.- 2.4 Verschiedene Formen der Bernoullischen Gleichung.- 2.5 Einfache Beispiele.- Ausfluß von Flüssigkeiten aus Gefäßen und Behältern. Besonderheiten bei Ausfluß aus scharfkantigen Öffnungen..- 2.6 Bernoullische Gleichung, erweitert durch Arbeits- und Verlustglied.- Besonderheiten bei Pumpen und Ventilatoren. Austrittsverlust..- 2.7 Beispiel 2.5.- 2.8 Übungsaufgaben.- 3 Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung.- 3.1 Formulierung des Impulssatzes und Erörterung von Anwendungen.- 3.2 Herleitung des Impulssatzes aus dem Newtonschen Grundgesetz.- 3.3 Drallsatz, Begriff der Strömungsmaschine.- 3.4 Impulsantriebe, Vereinfachte Propellertheorie.- 3.5 Beispiele.- 3.6 Übungsaufgaben.- 4 Räumliche reibungsfreie Strömungen.- 4.1 Allgemeines.- 4.2 Einfache räumliche reibungsfreie Strömungen.- Quell- und Senkenströmung. Potentialwirbel. Wirbel- und Quellsenke..- 4.3 Umströmte Körper.- Zylinder. Kugel..- 4.4 Einiges über Potentialströmungen.- 4.4.1 Allgemeines.- 4.4.2 Ebene Potentialströmungen.- 4.4.3 Räumliche Potentialströmungen.- 4.5 Beispiele.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Reibungsgesetz für Fluide. Strömung in Spalten und Lagern.- 5.1 Haftbedingung.- 5.2 Reibungsgesetz.- 5.3 Zähigkeit.- 5.4 Weitere Erörterung der Reibungserscheinungen.- 5.5 Bewegungsgleichungen mit Berücksichtigung der Reibung.- 5.6 Strömung in Spalten und Lagern.- 5.7 Beispiele.- 5.8 Übungsaufgaben.- 6 Ähnlichkeit von Strömungen.- 6.1 Reynoldssche Ähnlichkeit.- 6.2 Herleitung des Reynoldsschen Ähnlichkeitsgesetzes.- 6.3 Weitere Ähnlichkeitsgesetze.- 6.4 Das ?-Theorem von Buckingham.- 6.5 Beispiele.- 6.6 Übungsaufgaben.- 7 Die Grenzschicht.- 7.1 Übersicht über grundlegende Forschungsergebnisse.- Die längsangeströmte Platte. Grenzschichten an umströmten Körpern. Grenzschichten in Düsen..- 7.2 Wirbelbildung und Turbulenz.- 7.3 Widerstandsverminderung durch Längsrillen.- 7.3.1 Allgemeines.- 7.3.2 Experimentelle Befunde und Erörterung der Ursachen der Widerstandsverminderung.- 7.4 Beispiele.- 7.5 Übungsaufgaben.- 8 Rohrströmung und Druckverlust.- 8.1 Strömungscharakter der Rohrströmungen.- Laminare Rohrströmung. Turbulente Rohrströmung..- 8.2 Druckverlust und Druckabfall.- 8.2.1 Druckverlust gerader Rohrleitungsteile.- 8.2.2 Druckverlust von Rohrleitungseinbauten und in Querschnittsübergängen.- 8.2.3 Gesamte Druckdifferenz zwischen zwei Punkten in einer Rohrleitung.- 8.3 Durchflußmessung in Rohren.- Grundkonzept. Durchflußziffer. Verhältnisse bei der Normblende. Weitere Staugeräte..- 8.4 Beispiele.- 8.5 Übungsaufgaben.- 9 Widerstand umströmter Körper.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Der Strömungswiderstand der Kugel.- 9.3 Entstehung der Ablösung.- 9.4 Diskussion von Widerstandsbeiwerten.- 9.5 Einiges über strömungsgünstige Gestaltung plumper, umströmter Körper.- 9.6 Automobilaerodynamik.- 9.7 Freier Fall mit Strömungswiderstand.- 9.8 Beispiele.- 9.9 Übungsaufgaben.- 10 Strömung um Tragflächen.- 10.1 Entstehung des Auftriebes.- 10.2 Geometrische Bezeichnungen und dimensionslose Beiwerte für Kräfte und Momente an Tragflächen.- 10.3 Einfache Ergebnisse der Potentialtheorie.- 10.4 Darstellung von Meßwerten.- 10.5 Endlich breite Tragflächen.- 10.6 Kräfte und Momente am Flugzeug.- 10.7 Schema der Anwendung der Tragflügelströmung auf Axial-Strömungsmaschinen.- 10.8 Beispiel.- 10.9 Übungsaufgaben.- A.1 Der partielle Differentialquotient.- A.2 Diagramme und Tabellen.- Tabelle 1 Eigenschaften der ICAO-Atmosphäre.- Tabelle 2 Stoffwerte für Wasser.- Tabelle 3 Stoffwerte für trockene Luft.- Tabelle 4 Stoffwerte für Flüssigkeiten.- Tabelle 5 Stoffwerte von Gasen.- Diagramm 2 Widerstandsbeiwert für den unendlich langen querangeströmten Zylinder.- Diagramm 3 Tragflügelpolaren.- A.3 Lösungsanhang.- A.3.1 Ergebnisse für die Übungsaufgaben.- A.3.2 Lösungshinweise für *-Aufgaben.- Literatur.
Grundbegriffe - Bernoulli'sche Gleichung für stationäre Strömung - Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung - Räumliche reibungsfreie Strömungen - Reibungsgesetz für Fluide - Ähnlichkeit von Strömungen - Die Grenzschicht - Rohrströmung und Druckverlust - Widerstand umströmter Körper - Strömung um Tragflächen - Strömung kompressibler Fluide - Instationäre Strömung in Rohrleitungen - Numerische Lösung von Strömungsproblemen (CFD)
1 Grundbegriffe.- 1.1 Einführung.- 1.2 Erörterung einiger wichtiger Begriffe.- Fluid. Stationäre und instationäre Strömungen. Stromlinien und Bahnkurven. Kontinuitätsgleiehung. Ideales Fluid. Reale Fluide. Ablösung und Totwassergebiet. Laminare und turbulente Strömungen..- 1.3 Wiederholung wichtiger Gesetze der Fluidstatik.- Druck. Hydrostatisches Grundgesetz. Pascalsches Gesetz..- 1.4 Anwendung des Newtonschen Grundgesetzes auf strömende Fluide.- Krümmungsdruckformel..- 1.5 Einteilung der Fluidmechanik.- 1.6 Beispiele.- 1.7 Kontrollfragen und Übungsaufgaben.- 2 Bernoullische Gleichung für stationäre Strömung.- 2.1 Herleitung.- Herleitung aus dem Satz der Erhaltung der Energie. Herleitung aus dem Newtonschen Grundgesetz..- 2.2 Druckbegriffe bei strömenden Fluiden.- Der statische Druck. Gesamtdruck. Staudruck..- 2.3 Regeln für die Anwendung der Bernoullischen Gleichung.- 2.4 Verschiedene Formen der Bernoullischen Gleichung.- 2.5 Einfache Beispiele.- Ausfluß von Flüssigkeiten aus Gefäßen und Behältern. Besonderheiten bei Ausfluß aus scharfkantigen Öffnungen..- 2.6 Bernoullische Gleichung, erweitert durch Arbeits- und Verlustglied.- Besonderheiten bei Pumpen und Ventilatoren. Austrittsverlust..- 2.7 Beispiel 2.5.- 2.8 Übungsaufgaben.- 3 Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung.- 3.1 Formulierung des Impulssatzes und Erörterung von Anwendungen.- 3.2 Herleitung des Impulssatzes aus dem Newtonschen Grundgesetz.- 3.3 Drallsatz, Begriff der Strömungsmaschine.- 3.4 Impulsantriebe, Vereinfachte Propellertheorie.- 3.5 Beispiele.- 3.6 Übungsaufgaben.- 4 Räumliche reibungsfreie Strömungen.- 4.1 Allgemeines.- 4.2 Einfache räumliche reibungsfreie Strömungen.- Quell- und Senkenströmung. Potentialwirbel. Wirbel- und Quellsenke..- 4.3 Umströmte Körper.- Zylinder. Kugel..- 4.4 Einiges über Potentialströmungen.- 4.4.1 Allgemeines.- 4.4.2 Ebene Potentialströmungen.- 4.4.3 Räumliche Potentialströmungen.- 4.5 Beispiele.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Reibungsgesetz für Fluide. Strömung in Spalten und Lagern.- 5.1 Haftbedingung.- 5.2 Reibungsgesetz.- 5.3 Zähigkeit.- 5.4 Weitere Erörterung der Reibungserscheinungen.- 5.5 Bewegungsgleichungen mit Berücksichtigung der Reibung.- 5.6 Strömung in Spalten und Lagern.- 5.7 Beispiele.- 5.8 Übungsaufgaben.- 6 Ähnlichkeit von Strömungen.- 6.1 Reynoldssche Ähnlichkeit.- 6.2 Herleitung des Reynoldsschen Ähnlichkeitsgesetzes.- 6.3 Weitere Ähnlichkeitsgesetze.- 6.4 Das ?-Theorem von Buckingham.- 6.5 Beispiele.- 6.6 Übungsaufgaben.- 7 Die Grenzschicht.- 7.1 Übersicht über grundlegende Forschungsergebnisse.- Die längsangeströmte Platte. Grenzschichten an umströmten Körpern. Grenzschichten in Düsen..- 7.2 Wirbelbildung und Turbulenz.- 7.3 Widerstandsverminderung durch Längsrillen.- 7.3.1 Allgemeines.- 7.3.2 Experimentelle Befunde und Erörterung der Ursachen der Widerstandsverminderung.- 7.4 Beispiele.- 7.5 Übungsaufgaben.- 8 Rohrströmung und Druckverlust.- 8.1 Strömungscharakter der Rohrströmungen.- Laminare Rohrströmung. Turbulente Rohrströmung..- 8.2 Druckverlust und Druckabfall.- 8.2.1 Druckverlust gerader Rohrleitungsteile.- 8.2.2 Druckverlust von Rohrleitungseinbauten und in Querschnittsübergängen.- 8.2.3 Gesamte Druckdifferenz zwischen zwei Punkten in einer Rohrleitung.- 8.3 Durchflußmessung in Rohren.- Grundkonzept. Durchflußziffer. Verhältnisse bei der Normblende. Weitere Staugeräte..- 8.4 Beispiele.- 8.5 Übungsaufgaben.- 9 Widerstand umströmter Körper.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Der Strömungswiderstand der Kugel.- 9.3 Entstehung der Ablösung.- 9.4 Diskussion von Widerstandsbeiwerten.- 9.5 Einiges über strömungsgünstige Gestaltung plumper, umströmter Körper.- 9.6 Automobilaerodynamik.- 9.7 Freier Fall mit Strömungswiderstand.- 9.8 Beispiele.- 9.9 Übungsaufgaben.- 10 Strömung um Tragflächen.- 10.1 Entstehung des Auftriebes.- 10.2 Geometrische Bezeichnungen und dimensionslose Beiwerte für Kräfte und Momente an Tragflächen.- 10.3 Einfache Ergebnisse der Potentialtheorie.- 10.4 Darstellung von Meßwerten.- 10.5 Endlich breite Tragflächen.- 10.6 Kräfte und Momente am Flugzeug.- 10.7 Schema der Anwendung der Tragflügelströmung auf Axial-Strömungsmaschinen.- 10.8 Beispiel.- 10.9 Übungsaufgaben.- A.1 Der partielle Differentialquotient.- A.2 Diagramme und Tabellen.- Tabelle 1 Eigenschaften der ICAO-Atmosphäre.- Tabelle 2 Stoffwerte für Wasser.- Tabelle 3 Stoffwerte für trockene Luft.- Tabelle 4 Stoffwerte für Flüssigkeiten.- Tabelle 5 Stoffwerte von Gasen.- Diagramm 2 Widerstandsbeiwert für den unendlich langen querangeströmten Zylinder.- Diagramm 3 Tragflügelpolaren.- A.3 Lösungsanhang.- A.3.1 Ergebnisse für die Übungsaufgaben.- A.3.2 Lösungshinweise für *-Aufgaben.- Literatur.
Grundbegriffe - Bernoulli'sche Gleichung für stationäre Strömung - Impulssatz und Drallsatz für stationäre Strömung - Räumliche reibungsfreie Strömungen - Reibungsgesetz für Fluide - Ähnlichkeit von Strömungen - Die Grenzschicht - Rohrströmung und Druckverlust - Widerstand umströmter Körper - Strömung um Tragflächen - Strömung kompressibler Fluide - Instationäre Strömung in Rohrleitungen - Numerische Lösung von Strömungsproblemen (CFD)
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