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Sigloch H. Technische Fluidmechanik

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Sigloch H. Technische Fluidmechanik
Funfte, durchgesehene Auflage. - Berlin, Heidelberg :Springer-Verlag, 2003, 2005. 503 p. — ISBN 3-540-22008-9.
Der Autor bietet mehr als eine Beschreibung. Er erklärt und begründet die strömungstechnischen Phänomene. Zum besseren Verständnis veranschaulicht er sie ausgehend von der Festkörpermechanik. Dabei weist er auf Analogien zu anderen Fachgebieten hin. Plus: Einführung in die moderne numerische Strömungsmechanik; über 100 Übungsbeispiele mit Lösungen. Im Anhang: technisch wichtige Tabellen, Diagramme für Stoffgrößen, Beiwerte der Strömungstechnik
Allgemeines
Begriffe. Dimensionen. Formelzeichen
Aufgabe und Bedeutung
Wichtige Eigenschaften der Fluide
Kompressibilitat
Stoffarten und -kombinationen
Teilchenkrafte. Kapillaritat
A3.1 Teilchenkrafte
A3.2 Kapillaritat
Kriimmungsdruck
Mittlere freie Teilchenweglange
Viskositat
Definition
Fluidreibungsgesetz nach NEWTON
Dynamische Viskositat
Kinematische Viskositat v
Viskositatseinheiten
Schallgeschwindigkeit
Fluidkrafte, reale und ideale Fluide
Fluid-Statik (Hydro- und Aerostatik)
Grenzflachen (Trennflachen. freie Oberflachen)
Grundsatzliches
Fluid in Ruhe oder konstanter Translationsbewegung
Fluid in beschleunigter Translationsbewegung
Fluid in Rotationsbewegung
Ubungsbeispiele
Fluid-Druck
Druck-Definition (Druckspannung)
Richtungsabhangigkeit des Druckes
Druck-Fortpflanzung
Technische Anwendung der Druck-Fortpflanzung
Druckenergie
Druckkraft auf gekriimmte Flachen
Gleichgewichtszustand
Druck-Ausbildung durch Schwerewirkung (Schweredruck
Inkompressible Fluide (Hydrostatisches Grundgesetz)
Kompressible Fluide (Luft- oder Barometerdruck)
Grundsatzliches
Isotherme Schichtung
Isentrope Schichtung
Normatmosphare
Druckbegriffe
Kommunizierende GeCaBe
Saugwirkung
Fluidkrafte auf Wandungen
Grundsatzliches
Fluidkrafte gegen ebene Wandungen
Bodenkraft
Seitenkraft
Aufkraft
Fluidkrafte gegen gekriimmte Wandungen
Ubungsbeispiele
Auftrieb und Schwimmen
Auftrieb
Schwimmen
Gleichgewicht
Stabilitat
Ubungsbeispiele
Fluid.Dynamik. Grundlagen (Hydro- und Aerodynamik)
Stromungseinteilung und Begriffe
Stromungseinteilung
Begriffe
Fluid-Kinematik
Grundsatzliches
Eindimensionale Stromungen
Bewegungszustand
Grundgleichungen
DurchfluD
Kontinuitat
Ubungsbeispiele
Mehrdimensionale Stromungen
Bewegungszustand
Translation
Deformation
Rotation
Allgemeine Bewegung
Grundgleichung (Kontinuitat)
Gaussscher Integralsatz
Fluid-Kinetik
Ahnlichkeitstheorie
Grundlagen
Stromungskennzahlen aus Dimensionsanalyse
Bedeutung der ~hnlichkeits~esetze
Anwendung der Kennzahlen
Herleitung der Kennzahlen durch Vergleichen gleichartiger GroDen
REYNOLDS-Zahl
MACH-Zahl
Froude-Zahl
EULER-Zahl
STROuHAL-Zahl
Stromungsformen
Laminare Stromung
Turbulente Stromung
Grundsatzliches
Turbulenzgrad
Scheinbare Viskositat q,
Kritische REYNOLDS-Zahl
Grenzschichttheorie
Grundsatzliches
Grenzschichtdicke
Verdrangungsdicke
Grenzschichtstromung
Kompressible Grenzschichten
Stromungsablosungen
Unstetigkeitsflachen
Eindimensionale Stromung idealer Fluide
EULERsche Bewegungsgleichung der Absolutstromung
Kraftwirkung in Bewegungsrichtungs
Kraftwirkung in Normalenrichtung n
EULERsche Bewegungsgleichung der Relativstromung in waagerechter Ebene
Dynamisches Kraftegleichgewicht in der relativen Stromungsrichtung s
Dynamisches Kraftegleichgewicht in der relativen Normalenrichtung n
Energiegleichungen der Absolutstromung
Instationare Stromung
Stationhe Stromung (BERNOULLI-Gleichung)
Anwendungen der Energiegleichungen
Statischer und dynamischer Druck
ENTURI-Rohr
D'ALEMBERTsches Paradoxon
Wasserstrahlpumpe (Injektor)
Beispiele
Ubungsbeispiele
Energiegleichung der Relativstromung
Herleitung
Beispiel
Stromungen ohne Dichteanderung (quasi-inkompressible Stromungen)
Eindimensionale Stromungen realer inkompressibler Fluide (Fliissigkeiten)
Innenstromungen (Rohrstromungen)
Erweiterte Energiegleichung
Energieliniengefalle
Gerade Rohre im Kreisquerschnitt
Grundsatzliches
Laminare Rohrstromungen
Laminare Stromung zwischen parallelen Platten
Turbulente Rohrstromungen
Geschwindigkeits-Verteilung
Verlustenergie Yv
Zusammenhang zwischen Widerstandsgesetz und Geschwindigkeitsverteilun
Zusammenhang zwischen Verlustenergie Yv und Rohrdurchmesser D
Anlaufstrecke, Erganzungen
Laminare Anlaufstrecke
Turbulente Anlaufstrecke
Erganzungen
Analogie zwischen Rohrstromung und Elektrizitatsgleichung
Rohrleitungsberechnungen
Ubungsbeispiele
Gerade Rohre mit beliebigem Querschnitt
Gleichwertiger Durchmesser
A.2 Laminare Stromung
Turbulente Stromung
Rohreinbauten
S.1 Grunddtzliches
Formteile fur Richtungsanderungen (Kriimmer)
S.3 Rohrein- und Rohrauslaufe
Formteile fur Querschnittsanderungen
Erweiterungen
Verengungen
Formteile fur DurchfluBanderungen
S.6 Armaturen
Absperr- und Regelorgane
Saugkorbe
Drosselgerate (MeBorgane)
S.7 Beruhigungsstrecke
S.8 Verlustleistung
Stromungen mit Energiezu- und/oder Energieabfuhr
Kennlinie von Rohrsystemen
Versuchswesen
Ubungsbeispiele
AusfluB aus Offnungen
Grundsatzliches
Kleiner AusfluBquerschnitt
GroBer AusfluBquerschnitt
Ubungsbeispiele
Stromungen in Gerinnen
Grundsatzliches
Gleichformige stationare Gerinnestromung
Ungleichformige stationare Gerinnestromung
Plattenstromungen (eindimensionale AuBenstromungen)
Grundsatzliches
Glatte Platten (technisch glatt)
Laminare Grenzschicht uber die gesamte Plattenlange
Turbulente Grenzschicht uber die gesamte Plattenlange
Turbulente Grenzschicht mit laminarer Anlaufstrecke
Rauhe Platte
Zuverlassige Rauhigkeit
Ubungsbeispiele
Rotierende Scheibe
Grundsatzliches
S.2 Freie Scheibe
S.3 UmschIossene Scheibe
Ubungsbeispiele
Stromungskrafte
Impulssatz
Herleitung
Striimungs!uik an Rohrteilen
Krummer
Unstetige Querschnittserweiterung
Kniestiick mit Querschnittsemeitemng
Turbulente Kreisrohr-Stromung
A 1.6.1.3 Strahlkrafte
Seukrechter Stoh gegen ebene feststehende Wand
Schiefer St08 gegen ebcne feststehende Wand
StrahlstoB gegen symmetrisch gek~mmte Waud (Hohlwolbun
Angeschnittener ebener Strahl
Kugel oder Walze schwebend in schrigem Luftstrahl
RiickstoBkrafte
BehiilterausfluD aus seitlicher &hung
Strahldiise (StrahItriebwerk)
Propellerschub
Drallsatz
Herleitung
SEGNeR-Rad
Hubschrauberrotor mit Strahltriebwerken
Hduptgleichuug der Kreiselradtheorie
Vobungsbeispiele
Mehrdimensiontlle Strijmungen idealer Fluide
Eulersche Bewegunggleichungen
Linienintegral und Zirkulation
Linienintegral A
Zirkulation r
Vergleich von Stromungsfeld mit elektromagnetischem Feld
Satz von THOMSON
lntegralsatz von Stokes
Potential- und Stromfunktion
Komplexes Potential
Konforme Abbikdmg
Strinnungsklassen
Potentialstromungen
Grundsatzliches
Translationsstromung
Quellen- und Senkenstrsmung
Kreisstromung
Weitere wichtige Potentialstriimungen
Wirbetstr6mungen
Zusammengesetzte Strbungen
Grundsiitzliches
Wichtige Str6mungsiiberlagerungen
Translationsstr6mung + Quelle
Kreisstromung + Quelle
Kreisstromnng + Senke
Translation.;stromung, Kreisstrnmung
Umstr6mune von Schaufeln und Prolilrn
Magnus-Effekt
Tragfliigeltheorie
Mehrdimensiouale Stromungen realer Fluide
Bewegnngsgleichungen
Grundsatzliches
NAVIER-STOKES-Gleichnung
Wirbeltransportgleichung
Grenzschicht-Gleichung nach PRANDTL
Schmierschicht-Theorie
REYNOLDS-Gleichungen
Turbulenz-Modelle
J.1 Vorbemerkungen
PRANDTLscher Mischungsweg-Ansatz
(k, 2)-Modelle
Numerische Stromungsmechanik
Allgemeines
Direkte numerische Simulation (DNS)
PANEL-Verfahren (PV)
Finite-Differenzen-Verfahren (FD)
Finite-Volumen-Methode (FV)
Finite-Elemente-Methode (FE)
Vergleich der Finite-Verfahren
Korper-Umstromung
Grundsatzliches
Flachenwiderstand
Formwiderstand
Gesamtwiderstand
Stokessches Widerstandsgesetz
Ubungsbeispiele
Krafte an umstromten Tragflugeln
Grunddtzliches
Bezeichnungen
Krafte am unendlich breiten Tragflugel
Erzeugung der Zirkulation
Druckverteilung am Tragflugel
Tragfliigeleigenschaften
Gleitflug
Polarendiagramm
Grundsatzliches
Polarendiagramm nach LILIENTHAL
Aufgelostes Polarendiagramm
EinfluB der Oberflachenrauhigkeit auf die Polar
EinfluB der REYNOLDS-Zahk auf die Polare
EinfluB der Profilform auf die Polare
EinfluR der Fluid-Kompressibilitat
Zusammenfassung
Krafte an endlich breiten Tragflugeln
Flugbedingungen
Ubungsbeispiele
Stromungen mit Dichteanderung (Gasdynamik)
Grundsatzliches
Kleine Druckstorungen (Schall)
Schallgeschwindigkeit
Schallausbreitung
Eindimensionale kompressible Stromungen (Stromfadentheorie)
Grundgleichungen
DurchfluB und Kontinuitat
Energiesatz
Reibungsfreie kompressible Stromungen
Reibungsbehaftete kornpressible Stromungen
Kompressible Stromungen mit Warmeiibertragung
Impuls und Drall
Unterschall-Rohrstrhungen
Grundsatzliches
Polytrope Rohrstromung
Isotherme Rohrstromung
Adiabate Rohrstromung
Rohrreibungszahl I
Drosselung
Ubungsbeispiele
Ausstromungen (Expansionsstromungen)
Grundsatzliches
Miindung (einfache Diise)
Ausstromgeschwindigkeit
Isentrope Ausstromung
Polytrope Ausstromung
Gefalleverlust
Massenstrom
Ideale Stromung ohne Kontraktion
Reale Stromung
LAVAL-Druckverhaltnis
Maximalgeschwindigkeit
Maximaler Massenstrom
LAVAL-Drukvercheltnis (erweiterte Diise)
Grundsatzliches
Querschnittsverlauf
Ausstromgeschwindigkeit
Ideale Stromung
Reale Stromung
Gefalleverlust
Grenzgeschwindigkeit
Massenstrom
Abmessungen
Thermische ZustandsgroBen im engsten und im Austrittsquerschnitt
Veranderlicher Gegendruck
Ungestorte Stromung
Gestorte Stromungen
Anwendung
Einstromungen (Verdichtungsstromungen)
Grundsatzliches
Unterschalldiffusor
Ideale, d h isentrope Verdichtung
Reale, d . h . polytrope Verdichtung
Uberschalldiffusor
StoBdiffusor
Transsonische Rohrstromungen
Ubungsbeispiele
GroBe Druckstorungen (StoR. Welle)
Grundsatzliches
VerdichtungsstoDe
Senkrechter VerdichtungsstoD
Hauptgleichungen
Zustandsfunktionen
Geschwindigkeiten
Drucke
Spezifische Volumen
Temperaturen
MACH-Zahlen
Entropie-Zunahme
Zusammenhang - Druck-Dichte
Exergieverlust
Vergleichs-Wirkungsgrad
Schrager VerdichtungsstoB
Verdiinnungswellen
Zusammenstellung der Beeinflussungen von Uberschallstromungen durch Wellen VerdichtungsstoBe
EinfluD der Wandrauhigkeiten
Vorgange in freien Gasstrahlen
Ubungsbeispiele
Mehrdimensionale kompressible Stromungen
Vorbemerkung
Umstromung mit (reinem) Unterschall
Umstromung mit ~berschall
Ortlicher Uberschall
Reiner Uberschall
Blockierung (Choking) iiberschallschnell angestromter Offnungen
Ubungsbeispiele
Anhang
Liisungen der ijbungsbeispiele
Schrifttum
Sachworter
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