Alfred Leder's Abgelöste Strömungen Physikalische Grundlagen PDF

By Alfred Leder

ISBN-10: 3322911098

ISBN-13: 9783322911094

ISBN-10: 3528064366

ISBN-13: 9783528064365

Auf vielen technischen Gebieten, insbesondere der Luft-und Raumfahrt, der Verkehrs und Schiffstechnik, aber auch der Energie- und Warmetechnik muss sich der Ingenieur sehr haufig mit dem physikalischen Phanomen der Stromungsablosung auseinander setzen. Als Folge der Ablosung entwickeln sich lokal stark dissipative, mit grossraumigen Wirbeln durchsetzte, turbulente Stromungsgebiete. Sie werden je nach ihrer Struktur und Grosse als Abloseblase, Totwasser oder Nachlauf bezeichnet. Diese lokalen Stro mungsgebiete haben einen grossen Einfluss auf das gesamte Stromungsfeld und konnen die Krafte-, die Energie-, aber auch die Warme- und Stoffubertragungsverhaltnisse an den bestromten Berandungen zum Teil dramatisch verandern. Sie konnen bekanntlich Ursa che u. a. fur eine starke Zunahme des Stromungswiderstandes an umstromten Korpern oder des Druckverlustes bei Innenstromungen sein oder zur Abnahme des Wirkungsgra des einer Stromungsmaschine fuhren. Die genaue Kenntnis dieser z. T. sehr komplexen Ablosephanomene, ihre Voraus bestimmung und die moglichen Massnahmen zu ihrer Vermeidung sind daher von grossem Interesse fur den planenden Ing

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38 3 Definitionen und Klassifizierung von Strömungsablösungen Fluidreibung eine Wandgrenzschicht aus. Am Düsenaustritt reißt die Strömung von der Wandung ab und tritt in eine Umgebung mit gleichem Medium ein. Die freie Scherschicht entsteht dabei an der Berandung des Freistrahls, s. 3a. Bereits Relmholtz (1868) erkannte, daß freie Scherschichten instabil sind. Bei einer akustischen Anregung oder unter der Einwirkung natürlich vorhandener Störungen rollt sich der Freistrahlrand zu Wirbeln auf. Schade und Michalke (1962) erläuterten den Aufrollvorgang der freien Scherschicht.

Dies kann beispielsweise zu Herzinfarkten oder Schlaganfällen führen. In ganz anderer Weise äußert sich die Strömungsablösung an der Aortenklappe des Herzens. In diesem Fall unterstützen Ablöseerscheinungen die Funktionen des Klappenapparats, indem sie während der Öffnungs- und Schließphasen den Vorder- und Rückseiten der Klappen stabile Druckdifferenzen aufprägen. Das Ventil hat die Aufgabe, mit Sauerstoff angereichertes Blut bei der Herzkontraktion (Systole) mit möglichst geringem Druckverlust in den Körperkreislauf einzuleiten.

Grundlegende Untersuchungen an Freistrahlen gehen auf Wille (1963) zurück. Die Experimente von Parekh und Reynolds (1987) zeigen, daß akustische Anregungen, aufgrund des instabilen Verhaltens freier Scherschichten, komplexe Wirbelstrukturen hervorrufen, die das Ausbreitungsverhalten von Freistrahlen drastisch beeinflussen. Mathematische Modelle wurden auf der Basis der Orr-Sommerfeld -Gleichung entwickelt. Sie gestatten die Berechnung des Anfachungsverhaltens periodischer Instabilitätswellen. a.

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Abgelöste Strömungen Physikalische Grundlagen by Alfred Leder


by David
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