Sekundärströmungen

Zusammenfassung

Wir gehen nun auf gewisse markante Strömungserscheinungen ein, die man in viskoelastischen Flüssigkeiten beobachtet, die in newtonschen Fluiden jedoch nicht auftreten. Man denke zum Beispiel an die laminare stationäre Durchströmung zylindrischer Rohre. Bei einem newtonschen Fluid liegt der Geschwindigkeitsvektor unabhängig von der Gestalt des Rohrquerschnitts überall parallel zu den Erzeugenden des Zylinders, und der Geschwindigkeitsbetrag ist auf jeder Stromlinie konstant. Bei nicht-newtonschen Fluiden ist diese einfache Strömungsform jedoch im allgemeinen dynamisch nicht mehr möglich. Es findet außer in Achsrichtung auch eine Bewegung in der dazu senkrechten Querschnittsebene des Rohrs statt. Das Strömungsfeld unterscheidet sich also nicht nur quantitativ von demjenigen eines newtonschen Fluids, sondern das Erscheinungsbild wird qualitativ geändert. Unter Umständen stellt jedoch die kinematisch einfache Bewegung des newtonschen Fluids eine erste Näherung fur den realen Vorgang dar. Man wird dann die tatsächliche Bewegung auffassen können als Überlagerung der Bewegung eines newtonschen Fluids, der sogenannten „Primärströmung “, und einer zusätzlichen „Sekundärströmung“ und zur Berechnung der sekundären Effekte ein Störungsverfahren anwenden. Dieses Konzept von Primär- und Sekundär-strömung macht die analytische Behandlung der genannten Strömung durch zylindrische Rohre überhaupt erst möglich. Da bei diesem Problem die Primärströmung eine unbeschleunigte Bewegung darstellt, spielt die Massenträgheit der Flüssigkeit bis zu derjenigen Näherung einschließlich keine Rolle, bei welcher eine viskoelastische Sekundärströmung in der Ebene des Rohrquerschnitts zum ersten Mal auftritt.