Ingenieurwissenschaften Strömungslehre – Grundlagen
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was besagt die Kontinuumshypothese in der Strömungsmechanik? · Wie laute…
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15 KartenWas besagt die Kontinuumshypothese in der Strömungsmechanik?
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Fluide werden als kontinuierliche Materie behandelt, molekulare Diskretion wird vernachlässigt, wenn charakteristische Längen viel größer sind als mittlere freie Weglänge.
Wie lautet die Kontinuitätsgleichung für inkompressible Strömungen?
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Für inkompressible Strömung gilt div v = 0, also A₁·v₁ = A₂·v₂ – der Volumenstrom bleibt in jedem Querschnitt konstant.
Unter welchen Voraussetzungen gilt die Bernoulli-Gleichung?
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Stationär, inkompressibel, reibungsfrei, entlang einer Stromlinie – dann ist der Summe aus statischem, dynamischem und geodätischem Druck konstant.
Wie ist die Reynoldszahl definiert und was charakterisiert sie?
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Re = ρ·v·L/η = v·L/ν – Verhältnis von Trägheits- zu Vis-kositätskräften; entscheidet über laminares (Re klein) oder turbulentes (Re groß) Strömungsverhalten.
Woran erkennst du laminare vs. turbulente Rohrströmung?
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Laminar: geordnete Schichten, Re < 2300, parabolisches Geschwindigkeitsprofil. Turbulent: chaotische Wirbel, Re > 4000, abgeflachtes Profil mit logarithmischem Wandgesetz.
Wie berechnet sich der Druckverlust in laminarer Rohrströmung?
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Hagen-Poiseuille-Gesetz: Δp = 32·η·L·v̄/d² – Druckverlust proportional zu Viskosität, Länge und mittlerer Geschwindigkeit, umgekehrt proportional zum Quadrat des Durchmessers.
Was beschreibt das Moody-Diagramm für turbulente Rohrströmung?
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Zusammenhang zwischen Reibbeiwert λ, Reynoldszahl Re und relativer Rauheit k/d – ermöglicht Druckverlustberechnung Δp = λ·(L/d)·(ρ·v̄²/2).
Was ist die Grenzschicht und wie wächst ihre Dicke δ?
Rückseite
Dünne Schicht an Festkörpern, wo Viskosität wirkt; δ wächst mit √x bei laminarer, mit x⁰·⁸ bei turbulenter Strömung entlang der Platte.
Wann tritt Grenzschichtablösung auf und welche Folge hat sie?
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Bei starkem negativem Druckgradienten (Diffusor, Hinterkante) kehrt Wandscherung um – Strömung löst ab, bildet Wirbel, Druckwiderstand steigt stark an.
Was besagt die Mach-Zahl und ab wann sind Kompressibilitätseffekte relevant?
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Ma = v/a (Geschwindigkeit/Schallgeschwindigkeit); Ma < 0,3: inkompressibel behandelbar; Ma > 0,3: Dichteänderungen beachten, Schockwellen möglich.
Wofür wird die Froude-Zahl in der Strömungslehre verwendet?
Rückseite
Fr = v/√(g·L) – Verhältnis von Trägheits- zu Schwerekräften; maßgebend für Freiwasserströmungen (Kanäle, Schiffsmodelle, hydraulischer Sprung).
Unterscheide eulersche und langrangesche Betrachtungsweise.
Rückseite
Eulersch: Feldbeschreibung, Eigenschaften an festem Ort über Zeit (v(x,t)). Langrangesch: Teilchenbeschreibung, Verfolgung einzelner Fluidteilchen (x(t)).
Was stellen die Navier-Stokes-Gleichungen dar?
Rückseite
Impulserhaltung für newtonsche Fluide: ρ·(∂v/∂t + v·∇v) = -∇p + η·Δv + ρ·g – Grundlage aller numerischen Strömungssimulationen (CFD).
Wie verhält sich der Strömungswiderstandsbeiwert cw eines Zylinders über Re?
Rückseite
Bei Re ~ 10⁵ (kritisch) fällt cw von ~1,2 auf ~0,3 durch Übergang zur turbulenten Grenzschicht, die Ablösepunkt nach hinten verschiebt (Krisen-Reynoldszahl).
Was bedeutet der Begriff 'ähnliche Strömungen' in der Modellversuchsplanung?
Rückseite
Geometrische, kinematische und dynamische Ähnlichkeit – alle relevanten dimensionslosen Kennzahlen (Re, Ma, Fr, Eu) stimmen zwischen Modell und Original überein.