Gedächtnisprotokoll Strömungslehre II bzw. technische Strömungsmechanik

[Heidiho]

Für alle Folgenden:
 
Theorie:

1. Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen Potential und Starrkörperrotation. Skizzieren Sie dazu beide in das linke Diagramm. Ein Modell für einen realistischen Wirbel erhält man aus der Kombination von beiden. Skizzieren Sie die Umfangsgeschwindigkeit in diesem Fall im rechten Diagramm! Wie heißt dieses Wirbelmodell? Wie unterscheidet sich ein tatsächlich beobachteter Wirbel von diesem Modell (Diagramm)?

2. Was wird unter dem Begriff Wirbelstärke verstanden und wie wird sie definiert (Formel)? Bezeichnen Sie alle Größen!

3. Auf einem Schiff ist ein senkrecht stehender Zylinder montiert, der in der angegebenen Richtung rotiert. Die Strömungsverhältnisse erfüllen die Annahmen der Potentialströmung. Gibt es, außer der Windstill, Windverhältnisse, bei denen sich das Schiff weder vor-noch rückwärts bewegt? Bitte Begründung angeben und Zeichnung ergänzen.

4. Modellieren Sie im Rahmen der Potentialtheorie die Strömung um eine geschlossene Strebe mit elliptischem Querschnitt mit Hilfe von Elementarströmungen. Skizzieren Sie die Stromlinien und bezeichnen Sie die Elementpotentiale. Kennzeichnen Sie Staupunkte, sofern diese auftreten.

5. Benennen und definieren Sie formelmäßig die Größen δ99 und δ1 zur Beschreibung einer Grenzschicht. Wie ist der Formfaktor H definiert? Um welche Grenzschicht handelt es sich? H=2,6?

6. Skizzieren Sie die Geschindigkeitsprofilie a( bei anliegender Strömung, (b) im Ablösepunkt, (c) bei abgelöster Strömung. Geben Sie die Definition und zu jedem Profil das Vorzeichen der Wandschubspannung an!

7. Skizzieren Sie den Verlauf des Widerstandsbeiwertes für die Grenzschicht einer ebenen Platte. Nehmen Sie an, dass die Strömung eine Grenzschicht ausbildet und betrachten Sie Reynoldszahlen bis in den voll turbulenten Bereich. Wie hängt der Widerstandsbeiwert mit dem Reibungsbeiwert Cf zusammen?

Rechenteil:

Aufgabe 1:
 Es ist das Geschwindigkeitsfeld in der Nähe eines Feuertornados in Zylinderkoordianten gegeben mit: ú(r,\nu,z)= -ar, b/r*(1-e^(-r^2/c)), 2az   a,b,c>0

a)Wirbelstärke berechnen
b)Zirkulation \Gamma berechnen durch Auswertung des Lininenintegrals gemäß Definition oder Anwenudung des Stokes-Integralsatzes. Resultat \Gamma(r) skizzieren
c)...

Aufgabe 2)
In einer Anlage zur Trocknung von Obst erfolgt eine Absaugunbg der feuchten Luft
Die installierte Absaughaube der Länge L mit der Austrittsbreite 2d erzeugt eine Strömung die durch das Geschwindigkeitsfeld zweier entgegengesetzt drehender Potentialwirbel gleicher Intensität \Gamma>0 in den Punkten x=+-h , y=0 approximiert werden kann.

Voraussetzung: ebene, stationäre Potentialströmung in der x,y Ebene
Gegeben: L=10m, Volumenstrom V=5m^3/s, h=0,75, d=0,25

a)Wie lautet die Gleichung für das komlplexe Potential F(z)?

b)Weisen Sie nach, dass für die Stromfuntion gilt:\psi=\Gamma/(4\pi)*ln((x-h)^2+y2/((x+h)^2+y^2)

c) Berechnen Sie den vollständig abgesaugten Volumenstrom V in abhängigkeit von \Gamma
d) Wie groß muss die Intensität \Gamma sein, damit eine vollständige Absaugung der feuchten Luft gewährleistet wird?

3. Aufgabe:
 Randbedingungen am Geschwindigkeitsprofil kennen. Wandschubspannung, Impulsverlustdicke ausrechnen