Viskosität eines idealen Gases
Die Viskosität von (idealen) Gasen beruht auf dem Impulstransport aufgrund von Diffusionsprozesse zwischen den einzelnen Fluidschichten
Definition der Viskosität
Im Artikel Viskosität wurde die Ursache der Viskosität hauptsächlich auf Anziehungskräfte zwischen den Schichten...
Herleitung der Navier-Stokes-Gleichungen
Die Navier-Stokes-Gleichungen dienen der Beschreibung von viskosen Strömungen. Erfahre in diesem Artikel mehr über die Herleitung dieser Gleichung.
Euler-Gleichung
Im Artikel Herleitung der Euler-Gleichung wurde folgende Gleichung zur Beschreibung der Bewegung von reibungsfreien...
Wie funktioniert eine Kreiselpumpe?
Kreiselpumpen sind vielseitig einsetzbare Pumpen, bei denen die Druckerhöhung durch Zentrifugalkräfte zustande kommt.
Radial-, Axial- und Halbaxialpumpen
Kreiselpumpen sind Strömungsmaschinen die mit Hilfe der Zentrifugalkraft, erzeugt durch sich drehende Laufräder, Flüssigkeiten fördern. Kreiselpumpen...
Förderhöhe und Verlusthöhe
Als Verlusthöhe bezeichnet man den Verlust an Energie einer strömenden Fluidmenge, bezogen auf die Gewichtskraft der Fluidmenge.
Förderhöhe einer Pumpe
Pumpen dienen zur Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten. Diese Fluide werden in der...
Moody-Diagramm
Das Moody-Diagramm ist eine graphische Darstellung der Rohrreibungszahl in Abhängigkeit der Reynolds-Zahl für ausgewählte Rauigkeiten der Rohrwand.
Druckverlust
Im Artikel Druckverlust in Rohrsystemen (Rohrreibungszahl) wurde auf den Druckverlust in Rohrleitungen und den damit...
Druckverlust in Rohrsystemen (Rohrreibungszahl)
Druckverluste in Rohrleitungen entstehen durch Reibungseffekte im Fluid (Viskosität) und zwischen Fluid und Wand. Zudem entstehen in einzelnen Bauteilen Druckverluste.
Einleitung
Strömen Fluide durch Rohre, dann treten unweigerlich Energieverluste auf. Dies ist zum...
Was ist der Magnus-Effekt?
Als Magnus-Effekt bezeichnet man die seitlich wirkende Kraft auf rotierende runde Körper in einer Strömung!
Einleitung
Jeder der schon einmal Fußball gespielt hat, hat sehr wahrscheinlich mit dem Magnus-Effekt bereits zu tun gehabt....
Aufgaben und Lösungen zur Bernoulli-Gleichung
In diesem Artikel sind ausgewählte Aufgaben mit Lösungen für die Anwendung der Bernoulli-Gleichung gegeben.
Bernoulli-Gleichung
Die Bernoulli-Gleichung beruht auf der Energieerhaltung von strömenden Fluiden. Die Herleitung wurde im Artikel Herleitung der Bernoulli-Gleichung ausführlich...
Bernoulli-Effekt (Venturi-Effekt)
Als Bernoulli-Effekt bezeichnet man die Abnahme des (statischen) Drucks in strömenden Fluiden mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit.
Druck als volumenspezifische Energie
Druck wird in der Einheit N/m² gemessen (Kraft pro Flächeneinheit). Erweitert man diesen Quotienten...
Was ist ein Prandtl Rohr (Staurohr) und wie funktioniert es?
Das Prandtl-Rohr dient der Messung des dynamischen Drucks. Hieraus kann die Strömungsgeschwindigkeit relativ zum Staurohr bestimmt werden.
Staudruck und Staupunkt
Trifft eine Strömung auf eine Platte oder auf einen anderen Gegenstand, dann wird...
Beispiele und Anwendungen des Bernoulli-Effekts
Erfahren Sie in diesem Artikel mehr über Beispiele und technische Anwendungen des Bernoulli-Effektes.
Bernoulli-Effekt (Venturi-Effekt)
Der Bernoulli-Effekt (auch als Venturi-Effekt bezeichnet) beschreibt die mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit verbundene Druckabnahme in strömenden Gasen oder Flüssigkeiten....
Thermische Grenzschicht und Konzentrationsgrenzschicht
Neben der hydrodynamischen Grenzschicht beeinflusst auch die thermische Grenzschicht und die Konzentrationsgrenzschicht den gesamten Wärme- und Stofftransport einer Strömung entscheidend.
Temperaturgrenzschicht (thermische Grenzschicht)
Im Artikel zur hydrodynamischen Grenzschicht wurde am Beispiel einer überströmten...
Widerstandsbeiwert (Reibungsbeiwert und Druckbeiwert)
Widerstandsbeiwerte sind dimensionslose Ähnlichkeitskenngrößen zur Beschreibung des Widerstandes von umströmten Körpern.
Strömungswiderstand (Reibungswiderstand und Druckwiderstand)
Bewegt sich ein Körper durch ein Fluid oder wird ein Körper von einem Fluid umströmt, dann wirken auf...
Umströmung kugelförmiger Körper (Stokes’sche Reibungsgesetz)
Das Stokes'sche Reibungsgesetz beschreibt den Strömungswiderstand auf einen kugelförmigen Körper, der laminar umströmt wird.
Strömungswiderstand und Widerstandsbeiwert
Wird ein Körper von einem Fluid (Flüssigkeit oder Gas) umströmt, so reibt das umströmende Fluid am...
Grenzschichtablösung (Strömungsabriss)
Bei einer Grenzschichtablösung (Strömungsabriss) kann die Strömung der Kontur des umströmten Körpers nicht mehr folgen und löst sich turbulent von dieser ab.
Einleitung
Strömt ein Fluid um einen Körper, dann wirken aufgrund der...
Dimensionslose Kennzahlen der Grenzschichten (Prandtl-Zahl, Schmidt-Zahl, Lewis-Zahl)
Zur Beschreibung des Wärme- und Stofftransports führt man dimensionslose Kennzahlen ein, um die Transportvorgänge innerhalb der Grenzschichten zu beschreiben.
Zwischen einem strömenden Fluid und einer festen Oberfläche, kommt es zur Ausbildung verschiedener...
Strömungswiderstand (Reibungswiderstand & Druckwiderstand)
Als Strömungswiderstand bezeichnet man die Widerstandskraft, die ein bewegter Körper in einem Fluid durch Reibungskräfte und Druckkräfte erfährt.
Einleitung
Im Artikel zu den Grenzschichten wurde am Beispiel einer umströmten Platte erläutert, dass innerhalb...
Prandtl-Zahl
Die Prandtl-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des Wärme- und Impulstransports.
Definition
Im Artikel zu den verschiedenen Grenzschichten wurde auf die Bedeutung dieser Grenzschichten was den Wärme- und Stoffübergang angeht, bereits ausführlicher...
Schmidt-Zahl
Die Schmidt-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des Stoff- und Impulstransports.
Nicht nur der Impulstransport und der Wärmeübergang beeinflussen sich gegenseitig wie im Artikel zur Prandtl-Zahl bereits ausführlich erläutert. Auch Impulstransport...
Lewis-Zahl
Die Lewis-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des Wärme- und Stofftransports.
Die Lewis-Zahl kommt also immer dann ins Spiel, wenn in einem strömenden Fluid sowohl ein Wärmetransport durch Leitung als auch...
Berechnung der Nusselt-Zahlen für erzwungene Strömungen über Platten und in Rohren
In diesem Artikel finden Sie Formeln zur Berechnung der lokalen und mittleren Nusselt-Zahlen für erzwungene Strömungen über Platten und in Rohren mit kreisförmigem Querschnitt.
Nusselt-Zahl
Die Definition und die Bedeutung der Nusselt-Zahl als...
Wärmeübergangskoeffizient für Konvektion
Der Wärmeübergangskoeffizient beschreibt den konvektiven Wärmeübergang von einem Festkörper auf ein strömendes Fluid und umgekehrt!
Einleitung
Der Wärmeübergangskoeffizient beschreibt den konvektiven Wärmeübergang von einem Festkörper auf ein strömendes Fluid (Gas bzw. Flüssigkeit) oder...
Nusselt-Zahl zur Beschreibung konvektiver Wärmeübergänge
Die Nusselt-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des konvektiven Wärmeübergangs, unabhängig der Größe des Systems.
Einleitung
Der konvektive Wärmeübergang beschreibt den Wärmetransport zwischen einer festen Oberfläche und eines strömenden Fluids. Der dabei...
Hydrodynamische Grenzschicht
Die hydrodynamische Grenzschicht einer Strömung beeinflusst den Wärme- und Stofftransport entscheidend.
Einleitung
In diesem Artikel betrachten wir die Grenzschichten zwischen einem Festkörper und einem strömenden Fluid etwas näher. Solche Grenzschichten beeinflussen zum...
Bewegungsgleichung eines Fluids auf einer Stromlinie
In diesem Artikel leiten wir die Bewegungsgleichung eines Fluidelements auf einer Stromlinie und senkrecht dazu her.
Einleitung
Im Folgenden möchten wir die Bewegungsgleichung eines Fluidelements auf einer Stromlinie für eine ebene, laminare...
Unterschied zwischen Stromlinien, Bahnlinien, Streichlinien und Zeitlinien
Stromlinien, Bahnlinien, Streichlinien oder der Zeitlinien dienen der Veranschaulichung von Strömungen.
Bahnlinien (Bahnkurven)
Bahnlinien sind Strömungswege, die die Fluidteilchen beim Strömen nehmen. Diese Strömungspfade werden auch Bahnkurven genannt. Sichtbar machen kann man Bahnlinien,...
Herleitung der Bernoulli-Gleichung
Die Bernoulli-Gleichung beschreibt die Beziehung zwischen statischem, dynamischem und hydrostatischem Druck für nicht-viskose und inkompressible Fluide.
Statischer, dynamischer und hydrostatischer Druck
Aufgrund des wirkenden Drucks in ruhenden Fluiden wird eine Kraft auf Grenzflächen...
Herleitung Hagen-Poiseuille-Gesetz für Rohrströmungen mit Reibung
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz beschreibt das parabelförmige Geschwindigkeitsprofil von reibungsbehafteten, laminaren Rohrströmungen von inkompressiblen, newtonschen Fluiden.
Antrieb und Widerstand für Strömungsprozesse
Die Beschreibung von Rohrströmungen ist in vielen Fällen in der Natur und Technik von...
Energetische Betrachtung des Hagen-Poiseuille-Gesetzes
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz zur Beschreibung des parabolischen Geschwindigkeitsprofils gilt aus energetischen Gründen nur für lange Rohr.
Zusammenfassung der Gesetzmäßigkeiten
Wie im Artikel zum Hagen-Poiseuille-Gesetz ausführlich hergeleitet, lässt sich die Hagen-Poiseuille-Strömung mit dem typischen parabolischen...
Experimentelle Bestimmung der Viskosität (Viskosimetrie)
Als Viskosimetrie bezeichnet man die experimentelle Bestimmung der Viskosität (Zähigkeit) von Flüssigkeiten und Gasen.
Definition der Viskosität (Newtonsches Reibungsgesetz)
Die Viskosität beschreibt den inneren Fließwiderstand eines Fluids. Sie ist über die Schubspannung τ...
Reynolds-Zahl (laminare und turbulente Strömung)
Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung der Strömungsvorgänge für erzwungene Strömungen.
Laminare und turbulente Strömung
Im Artikel zur Viskosität wurde voraussetzt, dass die Bewegung des Fluids in einzelnen Schichten aufgeteilt werden...
Viskosität von Flüssigkeiten und Gasen
Die Viskosität ist ein Maß für den inneren Fließwiderstand eines Fluids! Sie kommt durch intermolekulare Anziehungskräfte und durch Impulsströme zustande.
Einleitung
Betrachtet man das Fließverhalten von Wasser im Vergleich zu Honig, dann fallen...
Ausströmen von Flüssigkeiten (Torricelli’s Theorem)
Das Torricelli Theorem besagt, dass die Ausflussgeschwindigkeit einer Flüssigkeit aus einem Behälter, einem freien Fall gleicht.
Ausflussgeschwindigkeit
Herleitung
Man kann die Geschwindigkeit mit der eine Flüssigkeit in einem Gefäß aufgrund des hydrostatischen Drucks durch...
Herleitung der erweiterten barometrischen Höhenformel (adiabatische Atmosphäre)
Die erweiterte barometrische Höhenformel berücksichtigt die Temperaturabnahme mit zunehmender Höhe und die damit verbundenen Auswirkungen auf den Luftdruck.
Klassische barometrische Höhenformel
Im Artikel Barometrische Höhenformel wurde die barometrische Höhenformel unter der Annahme einer...
Wie funktioniert ein Heißluftballon: Auftrieb in Gasen
Auftriebskräfte wirken nicht nur in Flüssigkeiten, sondern auch in Gasen. Am Beispiel eines Heißluftballons soll dies im Folgenden verdeutlicht werden.
Auftriebskraft
Im Artikel Auftrieb wurde auf die physikalische Ursache und das Zustandekommen der...
Wie funktioniert ein hydraulischer Wagenheber: Pascalsches Gesetz
Ein hydraulischer Wagenheber beruht auf dem Pascalschen Gesetz, das besagt, dass der Druck in Flüssigkeiten in alle Richtungen gleichermaßen wirkt.
Pascalsches Gesetz
Im Artikel Druck wurde bereits erläutert, dass sich der Druck in...
Saugheber
Erfahre in diesem Artikel mehr darüber, was ein Saugheber ist wie dieser in der Praxis funktioniert.
Einleitung
Möchte man bspw. im Sommer einen Pool über einen Schlauch entleeren, so muss nur das eine...
Anwendungen und Beispiele des hydrostatischen Drucks
Erfahre in diesem Artikel mehr über Anwendungen und Beispiele im Zusammenhang mit dem hydrostatischen Druck.
Hydrostatischer Druck
Im Artikel Druck in Flüssigkeiten wurde das Zustandekommen des hydrostatischen Druck und dessen Berechnung ausführlich erläutert....
Druck in Flüssigkeiten (hydrostatischer Druck)
Der Druck in einer bestimmten Tiefe einer Flüssigkeit, der aufgrund der Gewichtskraft der darüber liegenden Flüssigkeitssäule zustande kommt, wird als hydrostatischer Druck bezeichnet!
Einleitung
Auf die analoge Weise wie die freien Teilchen in...
Warum schwimmen Schiffe: Auftrieb in Flüssigkeiten
Als Auftrieb bezeichnet man die entgegen der Schwerkraft gerichtete Kraft, die ein Körper beim Eintauchen in ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) erfährt.
Einleitung
Jeder hat wahrscheinlich schon einmal versucht eine andere Person hochzuheben...
Druck in Gasen
Die Druckwirkung von Gasen kommt auf mikroskopischer Ebene durch Stoßprozesse der Gasteilchen zustande!
Einleitung
Im Artikel Druck wurde der Druckbegriff bereits ausführlich erläutert. Der Druck p bestimmt sich als Quotient von Kraft F...
Druck
Der Druck beschreibt die Kraftverteilung auf einer Fläche und ist somit ein Maß für Stärke mit der eine Fläche belastet wird!
Definition
Im Alltag begegnet einem häufig der Begriff des Drucks. Beim Backen...
Wie funktioniert das Trinken mit einem Trinkhalm?
Durch das Saugen wird im Trinkhalm ein Unterdruck erzeugt, sodass der größere Umgebungsdruck, das Getränk durch den Trinkhalm drückt.
Einleitung
Das Trinken aus einem Strohalm klingt zunächst recht einfach. Ein Ende des Halms...
Herleitung der barometrische Höhenformel (isotherme Atmospäre)
Die barometrische Höhenformel beschreibt die Abnahme des Luftdrucks mit zunehmender Höhe.
Einleitung
Auf Meereshöhe beträgt der atmosphärische Luftdruck rund 1 bar. Die Praxis zeigt aber, dass der Luftdruck mit steigender Höher mehr und...