Hydro und Wasserbau at Universität Siegen

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

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Wann liegt ein hydraulischer Kontrollquerschnitt vor?

Nenne Sie drei Beispiele!

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Aus welchen Verlusten besteht die Verlusthöhe?

Nennen Sie jeweils ein Beispiel!

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Begriffserklärung Energielinie:

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

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Was ist die Drucklinie und was entspricht sie? 

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Begriffserklärung Energiehorizont:

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

Nennen Sie charakteristische Merkmale der beiden Fließarten.

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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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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

Wann liegt ein hydraulischer Kontrollquerschnitt vor?

Nenne Sie drei Beispiele!

Hydraulische Kontrollquerschnitte können gebildet werden durch:

(1) Veränderung des Sohlverlaufs (Absturz, Gefällewechsel)

(2) Querschnittsänderungen (Sohlschwelle, Venturikanal)

(3) Stauvorrichtungen (Wehr, Planschütz)

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

Begriffserklärung Energielinie:

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

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

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

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

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 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

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

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