Fluidströmungen mit Dichteänderungen

Zusammenfassung

Die bisherigen Kapitel befassen sich ausnahmslos mit Fluiden konstanter Dichte. Dies trifft auf alle Flüssigkeiten zu, sofern keine extremen Systemdrücke vorliegen. Auch strömende Gase kann man als inkompressibel einstufen, wenn Machzahlen Ma < 0,3 eingehalten werden können. Im Fall der Gas- und Dampfströmungen bei höheren Machzahlen werden Dichteveränderungen aufgrund größerer Drücke und Temperaturen unvermeidlich. Die Gesetze der dichtebeständigen Strömungen sind dann nicht mehr anwendbar und man muss den neuen Gegebenheiten mit hierauf angepassten Zusammenhängen Rechnung tragen. Dies ist der Inhalt der sehr umfangreichen und komplexen Thematik „Gasdynamik“, die im vorliegenden Kapitel nur mit ein paar vereinfachten Beispielen der eindimensionalen, stationären Gasströmung exemplarisch vorgestellt werden soll. Das Zusammenwirken strömungsmechanischer und thermodynamischer Grundlagen unter Einbeziehung des Kontinuitätsgesetzes führt zu neuen Gleichungen, die den jeweiligen Aufgabestellungen angepasst werden müssen. Im Einzelnen gehören die folgenden Aufgaben zu folgenden Teilbereichen der Gasdynamik:

• Machzahl, Schallgeschwindigkeit

• Isentrope Stromfadenströmung

• Isentrope Lavaldüsenströmung

• Isotherme, verlustbehaftete Rohrströmung