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Ein- und Mehrphasenströmungen
Kreuzen Sie an, welche Größen nahezu unabhängig vom Druck sind:
Dynamische Viskosität einer Flüssigkeit
Ein- und Mehrphasenströmungen
Wie ändert sich die dynamische Viskosität mit steigender Temperatur bei tropfbaren Flüssigkeiten und Gasen? Beschreiben Sie in beiden Fällen molekulare Prozesse, welche die beschriebene Änderung der Viskosität bewirken können.
Ein- und Mehrphasenströmungen
Was definiert ein rein viskoses Fließgesetz (im Unterschied z.B. zu einem viskoselatischen Fließgesetz)?
Zufolge eines rein viskosen Fließgesetzes hängt der Spannungszustand nur von der momentanen Schergeschwindigkeit ab. Bsp.: Ostwald De Waele Fluid
Eine rheopexe Flüssigkeit ist beispielsweise nicht rein viskos, weil die Verformungsgeschwindigkeit zu früheren Zeiten einen Einfluss auf den Spannungszustand hat.
Ein- und Mehrphasenströmungen
Welche Eigenschaft hat ein isotropes Materialgesetz?
Isotropie ist die Unabhängigkeit einer Eigenschaft von der Richtung. Entgegengesetzt zu anisotropen Substanzen zeigen isotrope Substanzen keine Richtungsabhängigkeit physikalischer Eigenschaften (Härte, elektrische Leitfähigkeit, etc.)
Ein- und Mehrphasenströmungen
Nennen Sie drei Geräte zur Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten und deren Funktionsprinzip.
Ein- und Mehrphasenströmungen
Wodurch ist ein rein viskoses Fließgesetz definiert?
Der Spannungszustand hängt nur von der momentanen Scherrate ab.
Ein- und Mehrphasenströmungen
Ein- und Mehrphasenströmungen
Was ist Kavitation? Geben Sie ein Beispiel einer kavitierenden Strömung und beschreiben Sie, wie Kavitation entsteht. Weshalb ist das Vermeiden von Kavitation in manchen technischen Anwendungen wichtig? Was geschieht beim Zusammenstürtzen einer kugelförmigen Gasblase?
Kavitation ist das Entstehen von Hohlräumen in Flüssigkeiten, sowie das darauffolgende Zusammenstürzen dieser Hohlräume.
In der Strömung über eine Turbinenschaufel können z.B. im Gebiet niederen Drucks an der Profilvorderkante Blasen entstehen, die durch die Trägheit der umgebenden Flüssigkeit auch in einem Gebiet höheren Druckes vorerst weiterwachsen. Bei Stillstand des Wachstums ist der Druck in der Blase wesentlich niedriger als in der Außenströmung. Die Blase fällt anschließend rapide zusammen.
Durch Kavitation können Schäden entstehen.
Das Zusammenstürtzen führt zu einem sehr hohen Druck im Inneren. Meist bleibt der Hohlraum aber nicht kugelförmig und ein Freistrahl mit sehr hoher Geschwindigkeit wird erzeugt.
Ein- und Mehrphasenströmungen
Erklären Sie, wie in einer Strömung ein Hohlraum, eine Kavitationsblase entstehen kann, in der ein Innendruck in der Größenordnung von 1/100 des statischen Drucks der umgebenden Flüssigkeit herrscht.
In Flüssigkeitsströmungen kann der Druck leicht unter den Sättigungsdampfdruck fallen, es entstehen Dampfblasen. Steigt der Druck wieder, kollabieren diese Blasen und es entsthen hohe Drücke in Zentrum der Blasen.
Genauer: Rayleight-Plesset Gleichung (Skript 105 f.)
Ein- und Mehrphasenströmungen
Der Widerstand einer Gasblse ist einerseits durch 4*π*µ*U*R, andererseits durch 6*π*µ*U*R gegeben. Unter welchen Bedingungen gilt ersteres, unter welchen Bedinungen letzteres Widerstandsgesetz?
4*π*µ*U*R : Gilt genau für Re << 1
für Blasen weil µ(v) << µ
6*π*µ*U*R: Gilt ebenso für Re << 1
Tropfen und Partikel, weil µ(v) >> µ
Ein- und Mehrphasenströmungen
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit eine umströmte Blase nahezu kugelförmig bleibt?
Weber-Zahl < 6
Ein- und Mehrphasenströmungen
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