Hydro- und Aerodynamik

Die Grundbegriffe der stationärer und instationärer Strömungen werden mit den Methoden nach Lagrange für die massen- oder teilchenfesten Betrachtung und Euler für die ortsfeste Betrachtung hergeleitet. Die Stromfadentheorie wird mit den Erhaltungssätzen für Masse, Impuls und Energie ausführlich betrachtet. Zahlreiche Beispiele wie Bewegungen auf konzentrischen Kreisbahnen(Wirbel), Wirbelquell- oder Wirbelsenkenströmung, verschiedene Druckbegriffe und deren Messung und Ausströmen aus einem Behälter erläutern die Anwendungen.

Die gasdynamischen Betrachtungen umfassen die Schallgeschwindigkeit, die Strömung in der Lavaldüse und den senkrechten Verdichtungsstoß mit entsprechenden Anwendungen.

Die reibungsfreien, ebenen und räumlichen Strömungen bilden die Grundlage der Potentialtheorie, die an zahlreichen Beispielen mit Anwendungen in der Tragflügeltheorie (D’Alembertsches Paradoxon und Kutta-Joukowskische Abflussbedingung) inklusive der Singularitätenmethode ausgeführt wird.

Die Strömungen mit Reibung umfassen die Themen: Impulssatz mit Anwendungen, Durchströmen eines Krümmers, Düse und Diffusor frei ausblasend, Carnotscher Stoßdiffusor, Borda- Mündung, Schub eines luftatmenden Triebwerks, Widerstand eines Halbkörpers im Kanal sowie Drehimpulssatz mit Anwendungen.

Dimensionslose Kennzahlen verdeutlichen den grundsätzlichen Reibungseinfluss beim laminar- turbulenten Umschlag. Die laminar und turbulente Rohrströmung leitet über zu den grundlegenden Eigenschaften turbulenter Strömungen: Prandtlscher Mischungsweg, Reynoldsche scheinbare Schubspannung und Logarithmisches Wandgesetz.

Die allgemeine Form der Navier-Stokesschen Gleichungen, die Grenzschichttheorie und der Energiesatz mit Anwendungen bei Um- und Durchströmungen folgen. Ähnlichkeitsbetrachtungen mit der Dimensionsanalyse schließen dieses Kapitel ab.