Kinematik der Flüssigkeiten und Gase

Zusammenfassung

Die Strömungen der Flüssigkeiten und der Gase haben so viele Gemeinsamkeiten, dass es zweckmäßig ist, sie gemeinsam zu behandeln. Die Gase sind im Gegensatz zu den Flüssigkeiten kompressibel. Es hängt jedoch vom jeweils betrachteten Strömungsvorgang ab, ob die Kompressibilität eine Rolle spielt oder nicht. Bei kleinen Geschwindigkeiten sowie bei mäßigen Höhenabmessungen des strömenden Gases bleiben die Druckänderungen gegenüber dem mittleren Druck gering. Die Volumenänderungen sind dann so klein, dass man sie vernachlässigen kann. Die Gasströmungen unterscheiden sich dann nicht mehr von den Strömungen inkompressibler Flüssigkeiten. Vernachlässigt man Volumenänderungen von 1%, darf man bei Strömungen von atmosphärischer Luft bei mittleren Temperaturen die Gleichungen für inkompressible Strömungen anwenden. Dies gilt für Gasgeschwindigkeiten bis zu 50 m/s und für Höhenausdehnungen bis zu 100 m (vgl. Kapitel 2.7 und 4.1.2). Bei Strömungsgeschwindigkeiten von 150 m/s betragen die Volumenänderungen etwa 10%. Wenn die Strömungsgeschwindigkeiten die Größe der Schallgeschwindigkeit (ca. 340 m/s) erreichen, wird die Volumenänderung so groß, dass die Strömung dadurch deutlich beeinflusst wird. Bei Strömungsgeschwindigkeiten, die größer als die Schallgeschwindigkeit sind, ergibt sich gegenüber der inkompressiblen Flüssigkeitsströmung ein völlig geänderter Charakter der Strömung.