Was beschreibt die Knudsen-Zahl
λ/L Verhältnis: mittlere freie Weglänge/Länge des durchströmten Körpers
Wann spricht man von einer Kontinuumsströmung ?
Kn < 0,01
Was kann man sich unter einer freien Molekularströmung vorstellen ?
Kn > 10, viel Raum zwischen den Molekülen
Was kennzeichnet eine Mehrphasenströmung
Strömung aus bspw. Wasser und Luft -> mehrere Phasen: flüssig/gasförmig
Wodurch ist ein newtonisches Fluid gekennzeichnet ?
linearer Zsmhang zwischen Wandreibung und Geschwindigkeitsgradient. Beschrieben durch Viskosität
Wie hängen dynamische und kinetische Viskosität zusammen ?
Beide abhängig von der Temp.
Die kinematische Viskosität v ist die dynamischen Viskosität η geteilt durch die Dichte ρ eines Stoffes.
Wie kann die Schubspannung an den Wänden einer Couette-Ströung berechnet werden ?
durch Plattenreibung: Tw = Fr/Ap
Wie kann aus einer Wandschubspannung eine Reibungskraft berechnet werden ?
Fr = Tw * Ap
Wie ist der Geschwindigkeitsgradient senkrecht zur Strömungsrichtung definiert ? Kennzeichnen sie diesen in einer Couette-Strömung
Wodurch ist ein ideales Fluid gekennzeichnet ?
reibungsfrei und inkompressibel
In welchen Größenordnungen liegen jeweils die dyn. Viskositäten von Luft und Wasser ?
Wasser = 1mm²/s ; Luft = 13,3mm²/s
Was unterscheidet Flüssigkeiten von Gasen ?
Gase: geringe Dichte, leicht verformbar, kompressibel, füllen Räume aus
Flüssigkeiten: hohe Dichte, nicht verformbar, nahezu inkompressibel, freie Oberflächen
Was ist ein Fluid ?
Gase, Flüssigkeiten, Dämpfe
Wie hängen die Dichte eines Mediums und das Einheitsvolumen zusammen ?
bei gleichem Gewicht: vergrößert sich Volumen bei geringer Dichte und Volumen verkleinert sich bei großer Dichte
rho=m/V
Wie lautet die Zustandsgleichung idealer Gase ? Benennen Sie die Größen
p = R * T * ρ (statischer Druck p [PA] = spez. Gaskonstante von Luft R [J/kgK] * Temperatur T [K] * Dichte ρ [kg/m³])
In welche Richtung zeigt die Geschwindigkeitskonstante w ?
In z-Richtung: c = u + v + w
Es sollen Fluide sortiert werden, beginnend mit der geringsten Viskosität
Wasserstoff, Luft, Wasser und Öl
Ein Fluid ist tropfbar, deshalb gilt:
Es ist inkompressibel
Wie kann die dyn. Viskosität eines Fluids verändert werden, ohne dass ein Stoff hinzugefügt oder entzogen wird ?
Durch Temperaturänderung
Wie hoch ist der Luftdruck in München in etwa ?
1013,25 hPa
a) Wie ändert sich der Druck in einer ruhenden Flüssigkeit mit der Tiefe ?
b) geben Sie die Formel an
steigt linear
Wie berechnet sich die Druckkraft auf eine senkrechte Wand konstanter Tiefe
Druck im Flächenschwerpunkt multipliziert mit der projizierten Fläche
Wie groß ist der hydrochstatische Auftrieb ?
Die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Volumens
Wie hoch ist der Absolutdruck in mmHG in München in etwa ?
760 mmHG (millimeter Quecksilbersäure - Maßeinheit zu Angabe des stat. Drucks)
Was ist ein Betz-Manometer ?
Ein Schrägrohr-Manometer
Nennen Sie drei unterschiedliche Messverfahren zur Druckbestimmung
U-Rohr Manometer, DMS Druckaufnehmer, Schrägrohrmanometer
Wie hoch können Drücke in der Hydraulik werden ?
12000 bar
Wie groß ist die Kraft auf den losen eingepassten Boden eines Gefäßes
F = ρ * g * h * A
Was versteht man unter dem Druckpunkt ?
Punkt an dem stellvertretend alle wirksamen Kräfte angreifen
Nennen Sie zwei unterschiedliche Betrachtungsweisen für ein Fluid
Lagrange: Betrachter sitzt auf Fluidteilchen und bewegt sich mit
Euler: Betrachtet von außen
Wie ist eine Streichlinie definiert
Bahnen vieler Teilchen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten am selben Ort gestartet sind
Wie ist eine Bahnlinie definiert ?
Bahn eines Teilchens
Wie ist eine Stromlinie definiert ?
Tangenten an die Geschwindigkeitsvektoren
In welchen Situationen sind Bahn-, Strom,- und Streichlinien identisch ?
Bei stationären Strömungen
Woraus besteht eine Stromröhre
Aus Stromlinien
Wie lautet die Kontiniutätsgleichung für stationäre, inkompressible Strömungen ?
V = ρ * c * A = const.
Welchen Zsmhang liefert die Bernoulli-Gleichung ?
Geschwindigkeit, Druck, Tiefe
Wie groß ist der statische Druck im Staupunkt ?
Maximal
Welcher Druck herrscht im Freistahl ?
Umgabungsdruck p₀
Nennen Sie drei Einschränkungen der Bernoulli-Gleichung
stationäre Strömung, nur entlang von Stromlinien, nur reibungsfreie Strömungen
Was misst man mit einem Pitot-Rohr ?
Gesamtdruck
Was wird mit einem Prandtl-Rohr gemessen ?
Gesamtdruck und statischer Druck
Was kann mit einem Prandtl-Rohr bestimmt werden ?
Luftgeschwindigkeit
(stat. Druck nur mit Bohrung an der Seite)
Wieso ist ein Prandtl-Rohr in der Regel als Hakenrohr ausgeführt ?
Effekt der Übergeschwindigkeit.
Geschwindigkeitsreduktion wird durch einen richtig gewählten Abstand ausgeglichen
Was kann man mit einem Venturi-Rohr nicht bestimmen ?
Absolutdruck
Gegeben sind nicht gekrümmte Stromlinien. Ist ein Druckgradient normal zur Stromlinie möglich ? Begründen sie
Ja, weil die radiale Druckgleichung gegen unendlich geht. Zudem wirken die Druckkräfte wie Gewichtskräfte
Gegeben sei ein ebener Rohrkrümmer. Wie verhalten sich Geschwindigkeit und Druck ?
Von innenn nach außen steigt der Druck, die Geschwindigkeit fällt.
Gegeben sei ein ebener Rohrkrümmer. Wie verhalten sich Geschwindigkeit und Druckgradient ?
Druck- und Geschwindigkeitsgradient innen am Größten
dp/dv = ρ * c²/r kleines r -> großer DG
-> Druck steigt von innen nach außen an
-> Bernoulli: kleiner Druck, großes c und umgekehrt
Welche Aussage zur Bernoulli-Gleichung ohne Arbeits- und Verlustglied ist richtig ?
Der Gesamtdruck bleibt konstant
Wie kann der dyn. Druck direkt gemessen werden ?
Gar nicht (nur indiekt bestimmbar über Prandtl-Rohr)
Was versteht man unter dem Abminderungsfaktor
Berücksichtigt den Verlust beim Strömungsaustritt
Wie groß sind übliche Werte für den Abminderungsfaktor
0,96 - 0,99 (96-99%)
Was entsteht bei dem Austritt eines Strahles mit großer Dichte in ein Fluid kleiner Dichte
Strahlkontraktion, weil Verjüngung des Strahls durch höheren Druck in der Strahlmittellinie
Wie groß ist der Energieverlust, wenn ein Strahl in Fluid ähnlicher Dichte eintritt ?
1x die kinetische Energie
Was geschieht in einem Diffusor
Austritt: Geschw. sinkt - Druck steigt
Wofür steht das ,,ea” in dieser Gleichung ?
spez. Arbeit
Warum sollte eine Kreiselpumpe nicht trockenlaufen ?
Um Lagerschäden zu vermeiden
Wofür steht λ im Bezug auf verlustbehaftete Strömungen ?
Rohrreibungszahl
Wieso weißt eine laminare Strömung geringere Reibungsverluste auf?
Weil dadurch eine makroskopisch geordnete Bewegung entsteht.
(Die Turbulente besteht aus Hauptund Störbewegung)
Bei welcher Reynoldszahl findet der Umschlag von laminar zu turbulent in einer Rohrströmung statt?
2320
Welchen Wert liest man üblicherweise aus dem Moody-Diagramm ab?
Relative Sandrauheit
Um wieviel höher ist in einer laminaren, voll ausgebildeten Rohrströmung die Maximalgeschwindigkeit im Vergleich zur mittleren Geschwindigkeit?
Doppelt so groß
Welche Komponenten sind in einem Pumpspeicherkraftwerk zu finden?
Turbine und Pumpe
Der dynamische Druck in der Bernoulli-Gleichung
entspricht:
ζ = 1
Welche Größe kann man aus dem Moody-Diagramm ablesen?
Wie lässt sich der Wirkungsgrad eines hydraulischen Systems steigern?
Erhöhung des Systemdrucks
In der Vorlesung werden ausschließlich Kontinuumsströmungen betrachtet. In welchem Bereich der Knudsenzahl gilt eine Strömung als Kontinuumsströmung?
Kn <0,01
Welche Einschränkung der Bernoulli-Gleichung trifft nicht zu?
Gilt nur für Flüssigkeiten
Bei gekrümmten Stromlinien kommt es zu einem Druckgradienten normal zu den Stromlinien dadurch
Steigt der Druck von der konkaven zur konvexen Seite
Was versteht man unter der „konvektiven Beschleunigung?“
Beschleunigung die nur vom Ort, aber nicht von der Zeit abhängt
Für welche Strömungsformen kann das Gesetz nach Hagen-Poiseullie verwendet werden?
Laminare Strömungen
Wofür steht in der Hydraulik dieses Schaltzeichen?
Druckmessgerät
Hydraulikpumpe
Was versteht man unter dem Begriff geodätische Saughöhe?
Höhe, bis zu der eine Pumpe Wasser theoretisch hochsaugen könnte
Welche Einheit hat der Impulsstrom?
N
Welche Einschränkung gilt für die Euler-Gleichung?
Gilt nur für reibungsfreie Strömungen
In welche Richtung sollen die Stützkräfte beim Stützkraftkonzept zeigen?
Immer in das Kontrollvolumen hinein
Wofür steht der Formbeiwert Beta?
Korrigiert die Stützkraft bei nicht konstanter Strömungsgeschwindigkeit
Welche Einheit hat der Drehimpulsstrom L?
Nm
Was kann mit der Eulerschen Turbinengleichung berechnet werden?
Eine spezifische Leistung
Was war die wichtigste Entdeckung Otto Lilienthals?
Die Gleitzahl
Wofür steht bei den 4-stelligen NACA-Profilen die Ziffern?
Wölbung, Wölbungsrücklage und maximale Dicke
Was versteht man unter Autorotiation?
Windmühlenbetrieb bei Hubschraubern
Was sagt die Gleitzahl nicht aus?
Dimensionslose Größe der Gleitreibung
Was kann mit einem Venturi-Rohr gemessen werden?
Volumenstrom
Was bedeutet Lagrangesche Betrachtungsweise?
Der Beobachter bewegt sich mit dem strömenden Fluid mit
Die Umströmung eines Kreiszylinders…
ist stark abhängig von der Reynoldszahl
Nennen Sie jeweils ein Beispiel für ein Newtonisches und ein Nichtnewtonisches Fluid
Newton: Wasser, Öl, Gase wie z.B Luft
Nichtnewton: Blut, Zementleim, Treibsand
Nennen Sie jeweils ein Beispiel für ein Fluid das a) kompressibel und b) inkompressibel ist
a) Gase wie z.B. Luft
b) Wasser, Öl
Beschreiben Sie in eigenen Worten die Größe hydrostatischen Auftrieb (Archimedisches Prinzip)
Die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit
F(a) = G(fluid) = rho * g * V
Erklären Sie das Messprinzip eines Quecksilberbarometers (Skizze und Formelzusammenhang)
Beim Steigen des Luftdrucks wird die Quecksilbersäure länger. Die Länge der Quecksilbersäule ist somit ein Maß für die Höhe des Luftdrucks. Skala in mmHG.
po = ρ * g * Δh
Wieso kann die hydrostatische Grundgleichung nicht auch für Luft verwendet werden ?
weil bei Gasen die Dichte vom Druck abhängig ist
Welche Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Druck ? Der Name der Gleichung genügt
Bernoulli
Woraus besteht ein a) Stromfaden und b) Die Mantelfläche eines Stromfadens ?
a) Fluid innerhalb einer imaginären dünnen Röhre b) aus Stromlinien
Welchen Zusammenhang beschreibt der Kontraktionsbeiwert?
Querschnittsverengung eines Fluids, wenn es aus einem Behälter mit scharfkantiger Öffnung tritt.
Wie ändert sich der dynamische Druck mit der Strömungsgeschwindigkeit ?
q = rho/2 *c²
Wie ändert sich die aerodynamische Widerstandskraft mit der Strömungsgeschwindigkeit
Nimmt zu wenn die Geschwindigkeit zu nimmt
Was versteht man unter dem Begriff ,,Stall”. Wählen Sie die richtige Antwort
Welchen Zusammenhang gibt die Machzahl wieder ?
Ma = c/a
Dimensionsloses Verhältnis von Strömungsgeschwindigkeit zu Schallgeschwindigkeit
Was sagt die Gleitzahl aus ?
Verhältnis von Auftrieb und Luftwiderstand
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