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2015 | Buch

Strömungsmechanik

für Ingenieure und Naturwissenschaftler

verfasst von: Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Über dieses Buch

Das Lehrbuch Strömungsmechanik führt anschaulich in die Grundlagen, Grundgleichungen und Lösungsmethoden der Strömungsmechanik ein und hat sich zu einem Standardwerk in der Strömungsmechanikausbildung entwickelt. Es behandelt systematisch die Einführung strömungsmechanischer Software, die der Entwicklungsingenieur in der Industrie vorfindet. Der Naturwissenschaftler findet die strömungsphysikalischen Grundlagen, deren Kenntnisse insbesondere für die Meteorologie und Geophysik erforderlich sind. In der aktuellen Auflage wurden weitere Anwendungsbeispiele ergänzt und substantielle Leserhinweise berücksichtigt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Das Lehrbuch der Strömungsmechanik richtet sich an Studenten der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Es vermittelt im Kapitel 2 die strömungsmechanischen Grundlagen, die für die Beschreibung und Analyse von Strömungen in Natur und Technik erforderlich sind. Bereits die eindimensionale Stromfadentheorie sowie der integrale Impuls- und Drehimpulssatz weisen einen ersten Weg zur Auslegung strömungstechnischer Geräte und Anlagen. Mit ihnen lässt sich z.B. die Abmessung einer Maschine in einem ersten Schritt schon recht genau ermitteln und eine Aussage über die auftretenden Strömungsverluste machen.
Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol
2. Grundlagen der Strömungsmechanik
Zusammenfassung
Um die Strömungsbeispiele aus Natur und Technik des einführenden Kapitels analytisch beziehungsweise numerisch behandeln zu können, müssen zunächst die strömungsmechanischen Grundlagen bereitgestellt werden. Dazu gehören die mathematische Beschreibung der Eigenschaften der strömenden Medien, die Grundgleichungen der ruhenden Fluide, die kinematischen Grundbegriffe für die Beschreibung strömender Fluide sowie die eindimensionale Theorie der reibungsfreien und die zweidimensionale Theorie der reibungsbehafteten Strömung und deren Anwendung bei technischen Strömungsbeispielen.
Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol
3. Grundgleichungen der Strömungsmechanik
Zusammenfassung
Nachdem die eindimensionale Theorie der reibungsfreien inkompressiblen und kompressiblen Strömung sowie die zweidimensionale Theorie der reibungsbehafteten Strömung und deren technische Anwendungen im vorangegangenen Kapitel behandelt wurden, gilt es in diesem Kapitel die allgemeinen Grundgleichungen der dreidimensionalen Strömung bereitzustellen. Diese bilden die Grundlage für die numerischen Lösungsmethoden im folgenden Kapitel 4, die heute in kommerzieller Strömungsmechanik Software genutzt werden. Sowohl der Naturwissenschaftler als auch der Ingenieur nutzen diese Software in der Praxis z. B. für die Wettervorhersage, die Berechnung des Erdmagnetfeldes, die Vorhersage von Erdbeben oder die Auslegung von Flugzeugen, Kraftfahrzeugen und Strömungsmaschinen.
Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol
4. Numerische Lösungsmethoden
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden wir die Methoden zur Lösung der in Kapitel 3 hergeleiteten Grundgleichungen kennenlernen. Sie lassen sich in analytische und numerische Methoden einteilen (Abbildung 4.1). Die analytischen Methoden sind bereits Anfang des letzten Jahrhunderts entwickelt worden als es noch keine Rechner mit großer Speicherkapazität und hoher Rechengeschwindigkeit gab und dienen heute der analytischen Vorbereitung numerischer Lösungen.
Es gibt analytische Berechnungen die z. B. beinhalten, dass ein Tragflügel die Zuströmung nur geringfügig stört (diese Vereinfachung werden wir in Kapitel 4.1.2 kennenlernen), dass ein Schaufelprofil eine geringe Dicke besitzt oder auch, wie wir es bereits bei der Herleitung der Grenzschichtgleichungen kennenlernten, dass Glieder kleinerer Größenordnung vernachlässigt werden können. Dies führt zur Linearisierung der Grundgleichungen und damit zu einer Vereinfachung der numerischen Lösung.
Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol
5. Strömungsmechanik Software
Zusammenfassung
Die Einführung in die kommerzielle Software zur Lösung von strömungsmechanischen Problemen erfolgt anhand von Industrieprojekten, entsprechend zu unserem Lehrbuch der numerischen Strömungsmechanik E. Laurien, H. Oertel jr. 2013.
Um in die Vorgehensweise der Numerischen Strömungsberechnung einzuführen, wird die turbulente Strömung durch einen 90°-Rohrkrümmer behandelt. Die CAD-Geometrie des Strömungsfeldes ist in Abbildung 5.1 gezeigt. Das strömende Medium istWasser, beispielsweise in Kühlkreisläufen. Die Durchströmung des Rohrkrümmers (Rohr-Innendurchmesser D = 0.7m) erfolgt aufgrund eines Druckunterschiedes, welcher zwischen dem Einstr ömquerschnitt links oben und dem Ausströmquerschnitt rechts unten z.B. durch eine Pumpe angelegt wird.
Herbert Oertel jr., Martin Böhle, Thomas Reviol
Backmatter
Metadaten
Titel
Strömungsmechanik
verfasst von
Herbert Oertel jr.
Martin Böhle
Thomas Reviol
Copyright-Jahr
2015
Electronic ISBN
978-3-658-07786-0
Print ISBN
978-3-658-07785-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-07786-0

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.