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| Frage | Antworten |
| Welche Großen sind notwendig, um ein Strömungsfeld vollständig zu beschreiben? | Druck P [Pa] Dichte ρ [Kg/m3] Temperatur T [k] Geschwindigkeit u = (u,v,w) [m/s] |
| Welche physikalischen Prinzipen macht man sich zur bestimmung dieser Grossen zu nutze ? | Impulssatz kontinuitatsgleichung Energieerhaltung ==>Erhaltungsgleichungen |
| Welche weitere Beziehung und Grossen werden benotigt ? | Zustandsgleichung Stoffwerte: dyn.Zahigkeit n [Pa.s],warmeleitfahigkeit lambda [W/m.K],Cp bzw Cv [J/Kg.K] |
| wenn man von "Druck" spricht, welcher Druck ist damit gemeint ? | statischer Druck |
| Welche weiteren Drucke kennen Sie und welcher Zusammenhang besteht zwichen ihnen ( inkompressible ) ? | P_statisch P_dyn : Staudruck (0.5*rho*v^2) Zusammenhang P_ges = P_stat + P_dyn |
| Wie lassen sich die unterschiedlichen Drucke messen ? | |
| welche kraft ist am grossten? | Pascalsches Paradoxon: p(z)= P0 - ro*g*z Druck am Boden eines Gefäßes hangt nicht von der Gefäßform ab, sondern nur von der höhe des Flüssigkeitsspiegels und dem ggf lastenden Atmospharendruck. Bei gleicher Flache der Bodendeckel ist gleiche Kraft F erforderlich |
| Unter 1atm Umgebungsdruck wiegen eine Menge Aluminium und eine Menge Blei gleich viel(W_alu=W_blei). Wass passiert wenn dieselben Mengen nochmals im Vakuum gewogen werden? warum? | |
| Mit einem U-Rohr kann der Differenzdruck in einem beschrankten Bereich gemessen werden.Nennen Sie 2 Praktische Modifikationsmöglichkeiten, um höhere Differenzdrucke messen zu können . | |
| Es befinde sich ein Wasserbehälter auf einem Drehtisch. 1)Wenn der Drehtisch aus dem Stand auf w beschleunigt wird, welche Beschleunigung erfahren die Wasserteilchen außerhalb der Drehachse ? | *Gravitationsbeschleunigung : g *Zentrifugalbeschleunigung : a_z = r.w^2 *Coriolisbeschl : a_c = 2. w*r (kreuzprodukt) fur dw/dt =/ 0 |
| Zeichnen Sie die Querschnittsform der Wasseroberfläche im Behalter bei konstantem w in die Abbildung ein | |
| Was sind Stromlinien ? | +Kurven die zu jeder zeit t, tangential zum örtlichen Geschwindigkeitsvektor im Strömungsfeld verlaufen. +Momentaufnahme +in Exp: Wollfaden , die auf die Oberflache geklebt sind. |
| Was sind Bahnlinien ? | +Wegkurve, eines einzelnen, undividuellen Masseteilchens +in Exp :ein Fluidteilchen mit Farbe markiieren und Bahn aufzeichnen |
| Was sind Streichlinien ? | |
| Was sind Zeitlinien ? | Beispiel :An einem dünnen Metalldraht, an dem eine hohe Spannung anliegt, entstehen auf der gesamten Länge Wasserstoffbläschen,die mit der Strömung mit schwimmen.Wird die Spannung gepulst, so bilden sich im Abstand der Pulsbreite Linien von Bläschen, die, weil sie alle zum gleichen Zeitpunkt t entstanden sind, Zeitlinien genannt werden |
| Geben Sie die substantielle Ableitung Du/Dt an . | |
| Welche physikalische Bedeutung hat Du/Dt ? | Beschleunigung die das Teilchen erfährt . |
| Geben Sie den Impulssatz in Integraler Form an !(konservativ) | |
| Geben Sie den Impulssatz in differenzieller Form an ! (konservativ) | |
| Geben Sie die Euler-Gleichungen in nicht konservativer Form an ! | |
| Was versteht man unter Hagen-Poiseuille-Strömung ? | 1) Strömung in Zylinderrohr. 2)Voll ausgebildete Strömung weit weg vom Einlauf. 3)Stationär, inkompr,laminare Strömung. 4)Volumenkräfte werden vernachlässigt. |
| Nennen Sie 4 Ahnlichkeitskennzahlen, ihren physikalischen Inhalt und ihre Bedeutung in der Stromungsmechanik! | |
| Erklaren Sie, warum eine Geschwindichkeitsgrenzschicht entsteht ? | Fur reibungsbehaftete Stromungen gilt am Oberflächenrand die Haftbedingung u(y=0)=0 weit weg vom Rand herrscht die Umgebungsgeschwindigkeit U. Die Geschwindichkeitsgrenzschicht stellt dem Übergangsbereich dar, in dem sich die Geschw der Aussengeschwindigkeit anpasst |
| Beschreiben Sie knapp das als "karmansche Wirbelstrasse " bekannte Phänomen ! | -Eigenschwingung der Stromung. -Instationäre Ausbildung von Wirbeln hinter einem stumpfen Korper z.B Kreiszylinder. |
| Welche Kennzahlen sind bei der Beschreibung des Phänomens von besonderer Bedeutung und was sagen sie jeweils aus ? | |
| Bei der kritischen Reynoldszahl tritt eine Besonderheit . Geben Sie diese an und erklaren Sie die Ursache davon ! | Re_krit = 3.10^5 Widerstandseinbruch infolge Übergang laminarer zu turbulenter Stromung und damit späterer stromungsablosung |
| Skizzieren Sie ein laminares bzw turbulentes Geschwindigkeitsprofils in einer Rohrstromung ! | |
| Skizzieren Sie die Entwicklung des Geschwindigkeitsprofils uber den Querschnitt vom Rohreinlauf bis zur voll ausgebildeten laminaren Rohrstromung sowie den Druckverlauf im Rohr ! | |
| Die Grenzschicht einer ebenen Platte wird immer umschlagen. Gilt dies auch fur eine Rohrstromung ? | Nein ! Laminare Rohrstromung bleibt immer laminar da Re=f(D) |
| In Welchen Bereichen hangt die Rohrreibungszahl von der Re-Zahl ab, wann von der Rauhigkeitstiefe ? | |
| Nach einer gewissen Lauflange wird die laminare Grenzschicht einer ebenen Platte umschlagen. Warum schlagt die Stromung um? Wie wird dieser Vorgang gennant ? | Grenzschicht wird mit zunehmender Lauflänge instabil : kleine Störungen wachsen an. -> führt zu Turbulenz -> Ubergang turbulent- Transition |
| Warum ist es in der Regel sinnvoll, eine laminare Grenzschicht anzustreben ? Wie funktioniert ein Laminarprofil ? | * Wandreibung bei laminarer GS geringer *LaminarprofilPrinzip : dP/dx<0= stabilisierend dP/dx>0=destabilisierend verschiebung des Druckminimums nach hinten |
| Es gibt Fälle, in denen eine turbulente Grenzschicht Vorteile bringt. Nennen Sie Beispiele! Wie kann frühzeitig Turbulenz ausgelöst werden ? | |
| Zeichnen Sie die Profile einer laminaren und einer turbulenten Grenzschicht ! | |
| Welche typischen Schichtungsmodelle der Atmosphäre kennen Sie ? | |
| Was ist die Besonderheit bei kommunizierenden Röhren ? | |
| Wie lautet die physikalische Aussage des Massenerhaltungssatzes ? | |
| Wie lautet die Kontinuitätsgleichung in differenzieller Form für : 1) stationäre Strömung 2) inkompressible Strömung 3) Stationäre un inkompressible Strömung | |
| Welche Krafte sind auf der rechten Seite des Impulssatzes zu berücksichtigen ? | |
| Wie groß ist die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit in flachem Wasser ? Was versteht man unter den Begriff "Dispersion" ? Wie heißt die Kennzahl mH derer man die Charakteristik einer Gerinneströmung unterscheidet,Wie ist sie definiert,welche charakteristischen Strömungsformen gibt es ? | |
| Was versteht man unter einem "Wassersprung" ? | |
| Was versteht man unter dem "Carnotschen Stoßverlust " ? Wann tritt er auf ? | |
| Wie lautet der Spannungstensor für reibungslose Strömungen ? | |
| Geben Sie die Bernoulli Gleichung in einer gängigen Form sowie den entsprechenden Gültigkeitsbereich an ! | |
| Geben Sie die verschidenen Erhaltungsformen an und ihre Bedeutung an ? | |
| Geben Sie die Bernoulli Gleichung fuer : 1)Stationar, inkompressible,reibungsfreie 2)instationar, inkompressible,reibungsfreie 3)kompressible, reibungsfreie Stromungen an ! | |
| Was versteht man unter einer Couette-Strömung ? Wie lässt sie sich beispielsweise erzeugen ? | |
| Wozu dient ein Couette-Viskosimeter ? Erklären Sie das Funktionsprinzip ! | |
| Wie verhält sich der Druckgradient normal zur Oberfläche in einer Wandgebundenen Grenzschicht ? | |
| Welche gewöhnliche DGL beschreibt die Grenzschicht an einer ebenen Platte ohne Druckgradient bei laminarer Strömung eines inkompressiblen Fluids ? | |
| Zeichnen Sie das Grenzschichtprofil im Ablösepunkt und im Bereich abgelöster Strömung ! | |
| Zeichnen Sie das Geschwindigkeitsprofil für a) eine laminare b) eine turbulente Rohrströmung bei gleichem Volumendurchsatz ! | |
| Wie unterscheidet sich das zeitlich gemittelte Geschwindigkeitsprofil einer voll turbulenten Rohrströmung von der bei einer laminaren Rohrströmung ? | |
| Wie lassen sich Verluste in Bernoulli Gleichung berücksichtigen ? | |
| Nennen Sie Beispiele für Verluste in Rohrleitungen ! | |
| Wie lautet das allgemeine Rohrwiderstandsgesetz ( wie lassen sich Reibungsverluste in der Bernoulli Gleichung erfassen)? | |
| Moody-Diagramm | |
| Wie nennt man die durch die zeitliche Mittelung der Navier-Stokes Gleichung entstandenen zusätzlichen Terme, was ist ihre physikalische Ursache ? | |
| Zeichnen Sie die Prinzipskizze zum Impulsaustausch bei turbulenter Strömung ! | |
| Was besagt der Ansatz von Boussinesq ? | |
| Was versteht man unter dem logarithmischen Wandgesetz ? Warum wird es auch als "universelles" Wandgesetz bezeichnet ? |
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