1. Grundlagen der Strömungsmechanik

Strömungsvorgänge in Maschinen, Apparaten, Anlagen und in der Natur verlaufen in der Regel dreidimensional und viele davon auch instationär, d. h. zeitabhängig wie z. B. An- und Abfahrvorgänge von Maschinen, Start- und Landevorgänge von Flugzeugen oder Tauchgänge von U-Booten. Es gibt genügend Strömungsvorgänge, bei denen zwei Geschwindigkeitskomponenten gegenüber der Hauptströmungsrichtung c_x in erster Näherung vernachlässigt werden können, ohne nennenswerte Fehler zu begehen wie z. B. die Strömung in Trinkwasserversorgungsrohrleitungen, in Pipelines oder in anderen Rohrleitungen für Fluide mit konstanter Dichte (ρ = konst.). Diese Strömungen nennt man stationär, eindimensional und inkompressibel. Ist die stationäre, eindimensionale Strömung kompressibel, wie z. B. in Gasrohrleitungen, Gasturbinen oder in Kompressoren, dann wird sie durch die Gesetze der Strömungsmechanik und der Thermodynamik im Fachgebiet der Gasdynamik beschrieben. Ein elementares Fluidteilchen dm kann sich translatorisch auf einer Stromlinie oder rotatorisch oder in beiden Bewegungsformen fortbewegen (Abb. 1.1). Das reale viskose Fluid kann dabei linear auf Zug oder Druck belastet sein oder durch eine Scherbelastung beansprucht werden.