Strömungslehre II Inhaltsverzeichnis Vorlesung im Wintersemester 2007/08 Prof. -Ing. Ewald ämer Prof. Dr. Dr.-Ing. Ewald Kr Krämer 1 8. Der Energiesatz Die 3 fundamentalen Bewegungsgleichungen der Strömungsmechanik Massenerhaltungssatz (Kontinuitätsgleichung) (Kap. 2) Impulssatz Energiesatz (Kap. 3) Thermodynamische Grundlagen Kap. 8.1 Innere Energie Gesamtenergie Enthalpie laminare GS turbulente GS Herleitung des Energiesatzes Spezialform des Energiesatzes für ideales Gas Wärmeübergang in Grenzschichten Kap. 8.2 Kap. Ka 8.3 Kap. 8.4+8.5 2 9. Die Gasdynamik Die Strömung kompressibler Fluide Die Erhaltungssätze bei 1D-Strömung Stationäre Strömung in der Stromröhre Senkrechte Verdichtungsstöße Schräge Verdichtungsstöße Expansionen Stoßbeziehungen Schrägstoßdiagramm Busemann-Polare Herzkurvendiagramm Prandtl-MeyerStrömung Prandtl-Meyer-Funktion Machsche Wellen Stoß-ExpansionsTheorie Wellenwiderstand Düsenströmung Diffusorströmung Charakteristikenmethode 3 10. Näherungsmethoden zur Grenzschichtberechnung Näherungsmethoden für gekrümmte Oberflächen gemittelte Grenzschichtgleichungen Methode von Pohlhausen Variante von Holstein & Bohlen Methode von Thwaites laminare Grenzschichten Abbruch der laminaren GS-Rechnungen Mittelung Grenzschichtgleichungen Methode von Gruschwitz turbulente Grenzschichten Grenzen der Methoden 4 11. Gleichzeitiger Einfluss von Viskosität und Kompressibilität Kompressible Strömung in Rohren Zur Erinnerung: Inkompressible Strömung in Rohren Æ Kap. 4.4.3 allgemeine Herleitung der Bewegungsgleichungen isentrope Strömung • Querschnittsänderungen • keine Reibung • kein Wärmeaustausch Kap. 9.2 RayleighStrömung FannoStrömung • keine Querschnittsänderungen • keine Querschnittsänderungen • Reibung • keine Reibung • kein Wärmeaustausch • Wärmeaustausch Kap. 11.2 Kap. 11.3 5 12. Einführung in die numerischen Methoden der Strömungsmechanik Grundgleichungen der Strömungsmechanik Randbedingungen Numerische Lösung der Strömungsdifferentialgleichungen Diskretisierung Methode der finiten Differenzen Überführung der DGL in Finite-DifferenzenGleichungen explizite & implizite Lösungsalgorithmen Numerische Fehlerbetrachtung und Stabilitätsanalyse Transformation des physikalischen Raumes in den Rechenraum Metrik Jacobi-Determinante Jacobi-Matrix Eigenwerte der Jacobi-Flussmatrix 6 Empfehlenswerte Literatur für die Vorlesung SL I Anderson, John D. Jr.: Fundamentals of Aerodynamics. Mc Gaw-Hill. International Editions, Mechanical Engineering Series. New York, 2001 Anderson, John D. Jr.: Computational Fluid Dynamics. Mc. Graw-Hill International Editions, Mechanical Engineering Series, New York, 1995 Becker, E.; Pick, E.: Übungen zur Technischen Strömungslehre. 5. Aufl., Teubner, Stuttgart, 1995 Eppler, R.: Strömungsmechanik. Akademische Verlagsgesellschaft, Wiesbaden, 1975 Gersten, K.: Einführung in die Strömungsmechanik. 4. Aufl. Vieweg, Braunschweig, 1986 Krause, E.: Strömungslehre, Gasdynamik und Aerodynamisches Laboratorium. Teubner-Verlag, Wiesbaden, 2003 Oertel, H. Jr.; M. Böhle: Übungsbuch Strömungsmechanik (SpringerLehrbuch). Springer, Berlin, Heidelberg, 1993 Prandtl, L.; Oswatitsch, K.; Wieghardt, K.: Führer durch die Strömungslehre. 9. Aufl. Vieweg, Braunschweig, 1990 Schlichting, H.; Truckenbrodt, E.: Aerodynamik des Flugzeuges. 2 Bände, 2. Auflage, Berlin: Springer, 1967 7 Schlichting, H.: Grenzschichttheorie. 8. Aufl. Karlsruhe: Braun, 1982 Spurk, J.H.: Strömungslehre. Einführung in die Theorie der Strömungen. Springer-Verlag, Berlin, 1987 Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik. 2 Bände. Springer: Berlin, 1980 Zierep, J.; Bühler, K.: Strömungsmechanik (Springer-Lehrbuch). Springer, Berlin, Heidelberg, 1991 Zierep, J.: Grundzüge der Strömungslehre (Springer-Lehrbuch). 6. neubearb. Auflage, Springer, Berlin, Heidelberg, 1997 8 Zusätzlich für die Vorlesung SL II Anderson, Dale A.; Tannehill John C.; Pletcher Richard H.: Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. Hemisphere Publishing Coorporation, New York, 1984 Anderson, John D. Jr.: Modern Compressible Flow. Mc Graw-Hill Series in Mechanical Engineering, New York, 1990 Anderson, John D. Jr.: Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics. AIAA, Reston, Virginia, 2000 Oswatitsch, K.: Gasdynamik. Springer-Verlag, Wien, 1952 Oswatitsch, K.: Grundlagen der Gasdynamik. Springer, Wien, 1976 Shapiro, A.H.: The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow. 2 Bände. New York: The Ronald Press Company, (Bd.1) 1953 b.z.w. (Bd. 2), 1954 Zierep, J.: Theoretische Gasdynamik. 4. Aufl. Braun, Karlsruhe, 1991 9
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