Lernmaterialien für Hydro und Wasserbau an der Universität Siegen

• 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

Hydraulische Kontrollquerschnitte können gebildet werden durch:

(1) Veränderung des Sohlverlaufs (Absturz, Gefällewechsel)

(2) Querschnittsänderungen (Sohlschwelle, Venturikanal)

(3) Stauvorrichtungen (Wehr, Planschütz)

• 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

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

• 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

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

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

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

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

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

• 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.

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

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