Strömungsmechanik / Studium Technik (PDF)

Strömungen ersetzt, wodurch die Entwicklungskosten und Entwicklungszeiten verringert werden. Mit diesem Buch sollen dem Studenten die Grundlagen dieser neueren Methoden der Strömungsmechanik vermittelt werden, die bereits in vielen Entwicklungsabteilungen Anwendung finden. Die Vorgehensweise der Stromungsmechanik beinhaltet die analytischen, numerischen und experimentellen Methoden. Alle drei werden, auch wenn die numerischen Methoden zunehmend die experimentellen ersetzen, zur Losung von strömungstechnischen Problemen benotigt.

Das vorliegende Buch beschrankt sich auf die theoretischen, also auf die analytischen und numerischen Methoden. Sie sollen den Studenten nach dem Durcharbeiten des Buches dazu befahigen, die Grundgleichungen der Strömungsmechanik zu verstehen und die Stromungsmechanik-Software für technische Probleme anwenden zu können. Dabei werden die Grundbegriffe der analytischen und numerischen Verfahren in einem ersten Ansatz behandelt.

Der Inhalt des Buches ist teilweise sehr theoretisch. Um wahrend der umfangreichen Herleitungen den Bezug zu den technischen Anwendungen nicht aus dem Auge zu verlieren, haben wir die Tragflügelströmung von Verkehrsflugzeugen, die Kraftfahrzeugumströmung und Strömungen in Rohrleitungen verfahrenstechnischer Anlagen als repräsentative Beispiele ausgewählt, anhand derer wir in diesem Buch die Grundlagen und Losungsmethoden der Strömungsmechanik entwickeln. Um zunächst dem Studenten die Vielfalt strömungsmechanischer Anwendungen vor Augen zu führen und das Bewusstsein dafür zu wecken, dass Strömungen in unserer technischen und natürlichen Umwelt allgegenwärtig sind, wollen wir in den folgenden einführenden Kapiteln ausgewählte Strömungsbeispiele beschreiben.

1.1 Strömungen in Natur und Technik

Strömungen sind verantwortlich für die meisten Transport- und Mischungsprozesse, wie sie zum Beispiel beim Transport von Schadstoffen in unserer Umwelt, bei industriellen Prozessen bis hin zu lebenden Organismen vorkommen. Die Verbrennung begrenzter fossiler Brennstoffe produziert heute den größten Teil der elektrischen Energie und Wärmeenergie. Die Optimierung von Strömungen bei diesen Verbrennungsprozessen dient der Verringerung des 01- und Kraftstoffverbrauches bei gleichzeitiger Reduzierung der Schadstoffemissionen. Strömungen interessieren beim Antrieb von Flugzeugen, Schiffen und Kraftfahrzeugen, beim Pumpen von 01 und Gas durch Pipelines, bei der Herstellung von Materialien und deren Beschichtung.