Hydro und Wasserbau at Universität Siegen

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Aus welchen Verlusten besteht die Verlusthöhe?

Nennen Sie jeweils ein Beispiel!

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Die Gültigkeit für die Bernoulligleichung (reale Fluide) schließt folgende fünf Zusammenhänge ein ...

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Nennen Sie die Bewegungsarten von Strömungen und geben Sie jeweils zwei Beispiele wo diese Bewegungsarten in der Natur vorkommen.

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Begriffserklärung Energiehorizont:

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Begriffserklärung Energielinie:

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Was ist die Drucklinie und was entspricht sie? 

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Was unterscheidet die beiden Fließarten "Strömen" und "Schießen"? 

Nennen Sie charakteristische Merkmale der beiden Fließarten.

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drei Strömungszustände

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Was ist die Froudezahl und was gibt sie an? (3 Punkte)

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Wann tritt ein Fließartenwechsel auf?

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Was ist ein Wechselsprung? Woraus besteht er und wovon ist er abhängig?

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Hydro und Wasserbau

Aus welchen Verlusten besteht die Verlusthöhe?

Nennen Sie jeweils ein Beispiel!

  • Verlusthöhe besteht aus Einzelverlusten und streckenabhängige Verluste
  • Einzelverluste: örtlich konzentrierte Verluste z.B. an Ein- und Auslasse, Rohrkrümmungen oder Verzweigungen
  • streckenabhängige Verluste: abhängig von Rohrabmessung, Material und Fluids

Hydro und Wasserbau

Die Gültigkeit für die Bernoulligleichung (reale Fluide) schließt folgende fünf Zusammenhänge ein ...

  • durch Reibung wird Strömungsgeschwindigkeit langsamer
  • durch Reibungswirkung sinkt längs der Strömung der Druck
  • Arbeitszufuhr kann durch Erhöhung der kinetischen Energie erfolgen
  • Förderhöhe H einer Pumpe ist ein Maß dafür, wie hoch die Pumpe die Flüssigkeit pumpen kann
  • H ist ein Maß für die der Flüssigkeit zugeführten mechanischen Arbeit

Hydro und Wasserbau

Definieren Sie die Reynoldszahl! (3 Punkte)

  • Auskunft über die Fließform einer Strömung
  • kritische Reynolds-Zahl definiert den Übergang zwischen laminaren und turbulenten Fließverhalten
  • kann als das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften verstanden werden

Hydro und Wasserbau

Nennen Sie die Bewegungsarten von Strömungen und geben Sie jeweils zwei Beispiele wo diese Bewegungsarten in der Natur vorkommen.

Laminarer Ausfluss: Re < 2320 z.B. Grundwasser, Blutkreislauf, Springbrunnen


Turbulenter Ausfluss: Re > 2320 z.B. Wasserströmungen in Flüssen, Wasserfall

Hydro und Wasserbau

Begriffserklärung Energiehorizont:

  • entspricht Energiehöhe hE
  • diese setzt sich zusammen aus geodätischer Höhe über dem Bezugshorizont, der Druckhöhe, der Geschwindigkeitshöhe und der Verlusthöhe
  • Lageenergie + mech. Energie + Energieverlust

Hydro und Wasserbau

Begriffserklärung Energielinie:

Anteil der Energiehöhe aus geodätischer Höhe, Druckhöhe und Geschwindigkeitshöhe, ohne Verlusthöhe

Hydro und Wasserbau

Was ist die Drucklinie und was entspricht sie? 

  • um die Geschwindigkeitshöhe nach unten verschobene Energielinie. 
  • Druckhöhe p/(ρ*g) über der Rohrachse entspricht der Standrohrwasserspiegelhöhe im Fall einer Anbohrung der Rohrleitung

Hydro und Wasserbau

Was unterscheidet die beiden Fließarten "Strömen" und "Schießen"? 

Nennen Sie charakteristische Merkmale der beiden Fließarten.

  • Fr < 1, strömender Abfluss und Fr > 1, schießender Abfluss
  • Wasserspiegelhöhe: strömender Abfluss = Verringerung der Wasserspiegelhöhe und schießender Abfluss = Vergrößerung der Wasserspiegelhöhe
  • beim schießenden Abfluss: Im Schießen schwimmen die Störungswellen mit der Hauptströmung vollständig stromabwärts ab, es entsteht eine kegelförmige Wellenfront.

Hydro und Wasserbau

drei Strömungszustände

Fr < 1, strömender Abfluss: Störungswellen breiten sich sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts aus


Fr = 1, Grenzzustand: stationäre Wellenfront deren kreisförmige Wellen nicht nach unterstrom abschwimmen, sondern Richtung stromabwärts größer werden


Fr > 1, schießender Abfluss: Störungswellen schwimmen mit der Hauptströmung vollständig stromabwärts ab, es entsteht eine kegelförmige Wellenfront

Hydro und Wasserbau

Was ist die Froudezahl und was gibt sie an? (3 Punkte)

  • Maß für das Verhältnis von Trägheitskräften zu Schwerekräften innerhalb eines hydrodynamischen Systems
  • Verhältnis der Hauptströmungs-geschwindigkeit v zur Störungs-ausbreitugsgeschwindigkeit c
  • differenziert die Strömugszustände

Hydro und Wasserbau

Wann tritt ein Fließartenwechsel auf?

Bei Änderung der folgenden Faktoren passt sich das Strömungsgeschehen dementsprechend an. 

Wird dabei das Grenzverhältnis Fr = 1,0 durchlaufen, liegt ein Fließwechsel vor:

  • Sohlneigung Iso
  • Rauheit kst
  • Querschnittsgeometrie A
  • Abfluss Q

Hydro und Wasserbau

Was ist ein Wechselsprung? Woraus besteht er und wovon ist er abhängig?

  • sprunghafte Änderung der Wassertiefen durch den Übergang von einem schießenden in einen strömenden Abfluss
  • besteht aus einer Deckwalze, in der starke Vewirbelungen des Wasser-Luft-Gemisches auftreten
  • die genaue Lage und Ausprägung des Wechselsprungs sind von den Unterwasserverhältnissen im Vergleich zur ankommenden Strömung abhängig

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