Strömungsmechanik
Theorie der wichtigsten Elemente der Strömungsmechanik
Theorie der wichtigsten Elemente der Strömungsmechanik
Kartei Details
| Karten | 29 |
|---|---|
| Lernende | 10 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Physik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 03.08.2014 / 18.11.2019 |
| Lizenzierung | Keine Angabe |
| Weblink |
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Skizzieren Sie qualitativ die gesamte Schubspannung τ und die Anteile von laminarer
τ(l) zu turbulenter Schubspannung τ(t) als Funktion des Radius einer turbulenten Rohrströmung.
Skizze:
Wie lautet der Ansatz von Boussinesq? Erläutern Sie die Bedeutung der einzelnen Variablen
des Ansatzes.
Die Größe ηt ist die scheinbare bzw. turbulente Viskosität. Sie ist keine Stoffgröße sondern
abhängig vom Fluid und von den Strömungsbedingungen. Die Größe u ist die zeitlich
gemittelte Hauptströmungsgeschwindigkeit.
Beschreiben Sie (ohne Formeln) das Konzept des Prandtl’schenMischungsweges mit Hilfe
einer Skizze.
Beschreibt denWeg, den einheitlich bewegte Stömungsballen senkrecht zurWand imMittel
zurücklegen, bevor sie sich vermischen und ihre Individualität verlieren.
Was sagt die Reynoldssche Mittelung aus?
f = f + f′ mit f : zeitl. gem. Größe; f′ : Schwankungsgröße
Wenden Sie diese auf die gegebene Kontinuitätsgleichung und auf die x-Impulsgleichung
einer 2-dimensionalen, inkompressiblen, stationären und turbulenten Strömung an und
führen anschließend eine zeitliche Mittelung durch. Nutzen Sie bei der Umformung der
x-Impulsgleichung das Ergebnis der Reynolds-gemittelten Kontinuitätsgleichung.
Lösung
Welcher Zusammenhang (Formel) besteht zwischen dem durch die Reynoldssche Mittelung
hinzu gekommenen Spannungsterm in y-Richtung, (Nü) du/dy und der Schubspannung Tau(ges)
für eine turbulente Kanalströmung? Wie lauten ihre Bezeichnungen?
τ(t) : turbulente bzw. scheinbare Schubspannung
τ(l) : laminare bzw. molekulare Schubspannung
Kann der ’neue’ Term auf die Form alpha du/dy gebracht werden? Wenn ja, wie lautet der Ansatz
und was muss bei ’neuen’ Viskosität beachtet werden.
Ja, mit dem Ansatz von Boussinesq.
Die ‘neue’, scheinbare Viskosität ist keine reine Stoffgröße, sondern neben den Fluideigenschaften
auch von den Strömungsbedingungen abhängig.
Skizzieren Sie die zeitlich gemittelten Geschwindigkeitsprofile einer laminaren und einer
turbulenten Rohrströmung. Erläutern Sie kurz den Unterschied zwischen den beiden Profilen
und nennen Sie den physikalischen Grund, der zur unterschiedlichen Ausprägung
des turbulenten Profils führt.
Laminares (links) und zeitlich gemitteltes, turbulentes (rechts) Geschwindigkeitsprofil.
Das turbulente Geschwindigkeitsprofil ist völliger als das Laminare, da der Impulsaustausch
in radialer Richtung größer ist.
