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2022 | Buch

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Ebene Potentialströmungen

Grundlagen und Fallbeispiele

verfasst von: Prof. Dr. Valentin Schröder

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das Buch zielt darauf ab, Studierenden des Maschinenbaus, der Verfahrens- und Umwelttechnik sowie des Wasserbaus den Einstieg in das Thema ebener Potentialströmungen zu vermitteln. Hierbei werden grundlegende Zusammenhänge (z.B. Stromfunktion, Potentialfunktion, usw.) abgeleitet. Dies geschieht in detaillierter Vorgehensweise („Step by Step“), sodass der Leser beim Nachvollziehen der Ableitungsschritte auf keine Verständnisschwierigkeiten stoßen sollte. Mathematische Grundlagen der Ingenieurwissenschaften werden bei der Benutzung des Buchs vorausgesetzt. Neben dem genannten Basiswissen ebener Potentialströmungen tragen zahlreiche Anwendungsbeispiele zum besseren Verständnis der Grundlagen bei. Auch hier wird großer Wert auf eine gut strukturierte, leicht nachvollziehbare Vorgehensweise gelegt. In den meisten Fällen kommt hierbei ein Tabellenkalkulationsprogramm zum Einsatz, was sich als eine nicht zu unterschätzende Hilfe erweist.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundlagen zu den ebenen Potentialströmungen

Zusammenfassung

In den folgenden Kapiteln wird die Kenntnis verschiedener wichtiger Zusammenhänge der Strömungsmechanik benötigt. Zur Auffrischung dieser Kenntnisse sollen die anschließenden Kapitel eine Hilfestellung bieten. Es wird bewusst der Schwerpunkt auf eine detaillierte Herleitung der betreffenden Gleichungen gelegt, um dem Leser ein besseres Verständnis bei den späteren Anwendungen zu ermöglichen.

Valentin Schröder

2. Basispotentialströmungen

Zusammenfassung

Zur Ermittlung der in Kap. 4 vorgestellten diversen Strömungskonfigurationen sind die Grundlagenkenntnisse verschiedener Basispotentialströmungen (Strömungstypen) erforderlich. Durch eine geeignete Superposition (Überlagerung) von zwei oder auch mehr dieser Basispotentialströmungen entstehen neue Gesamtströmungsfelder. Deren Berechnung und bildliche Darstellung ist eine zentrale Aufgabe der folgenden Kapitel. Die wichtigsten dieser Basispotentialströmungen mit ihren grundlegenden Zusammenhängen sollen in nachstehenden Schritten betrachtet werden.

Valentin Schröder

3. Basispotentialströmungen mittels komplexer Funktionen

Zusammenfassung

Eine große Bedeutung bei der Berechnung und Darstellung ebener Strömungsfelder ist dem komplexen Potential \(X(z)\) zuzuordnen. Hiermit ist es u. a. möglich, aufgrund einer bekannten Potentialfunktion \(\Phi(x,y)\) und Stromfunktion \(\Psi(x,y)\) bzw. \(\Phi(r,\varphi)\) und \(\Psi(r,\varphi)\) sowie der Geschwindigkeit \(c(x,y)\) bzw. \(c(r,\varphi)\) das komplexe Potential \(X(z)\) sowie die komplexe Geschwindigkeit \(c(z)\) zu ermitteln. In der umgekehrten Vorgehensweise sind bei gegebenen \(X(z)\)und \(c(z)\) die Potentialfunktion und Stromfunktion sowie die Geschwindigkeit in kartesischen bzw. Polarkoordinaten bekannt. Diese Thematik steht im Focus des folgenden Kapitels.

Valentin Schröder

4. Überlagerung von Potentialströmungen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie man durch Überlagerung (Superposition) verschiedener Basispotentialströmungen gemäß Kap. 2 zu neuen Varianten gelangt. Diese können z. B. als Vergleichsgrundlage von verschiedenen tatsächlichen Strömungsvorgängen herangezogen werden.

Valentin Schröder

5. Fallbeispiele von Potentialströmungen

Zusammenfassung

Nachdem in den vorangegangenen Kapiteln wesentliche Basispotentialströmungen und verschiedene Überlagerungsfälle ausführlich und detailliert behandelt wurden sollen im Folgenden einige Anwendungsbeispiele die Gesamtthematik abrunden. Hierbei stehen zunächst die Ermittlung von Stromfunktionen und Potentialfunktionen, Nachweise der Potentialströmung, Potentiallinien- und Stromlinienbestimmung, etc. im Vordergrund. Verschiedene technische Anwendungen mit konkretem Hintergrund sollen die Bedeutung der vorgestellten Grundlagen der ebenen Potentialströmung verdeutlichen.

Valentin Schröder

Backmatter

Titel: Ebene Potentialströmungen
verfasst von: Prof. Dr. Valentin Schröder
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-64353-2
Print ISBN: 978-3-662-64352-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-64353-2

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