MIS I (Subject) / MIS I mündl. Prüfung (Lesson)

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• Ähnlichkeiten (4 Stück) Geometrische Ähnlichkeit (maßstabsgerecht) Kinematische Ähnlichkeit (Bahnen stimmen überein, wenn stationär auch Stromlinien) + gleiches Verhältnis der Kräfte = Dynamische Ähnlichkeit Dynamische + Geometrische Ähnlichkeit = Physikalische Ähnlichkeit
• Trägheitskräfte auf Volumen bezogen (2 Stück) konvektive TK: ρ (u2 / l) lokale TK: ρ ( u/t )  
• Fluidkräfte (4 Stück) Reibungskraft Kompressionskraft Schwerkraft Kapillarkraft
• Reibungskraft (Formel) η U /l2   η: dynamische Zähigkeit [kg / ms]
• Kompressionskraft (Formel) p/l = ρ RT/l  prop. ρ a2/l
• Schwerkraft (Formel) ρ g
• Kapillarkraft (Formel) σ/l2 σ Oberflächenspannung l charakteristische Länge
• Dimensionslose Kennzahlen (Aufzählen 5 Stück) Reynoldszahl Strouhalzahl Mach Zahl Froude Zahl Schmidt Zahl
• Reynoldszahl U l / ν kovektive TK durch Zähigkeit
• Strouhalzahl Sr = l f /u   lokale TK / konvektive TK f Wirbelablösefrequenz
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• Machzahl Ma = u/a Kompressibilität
• Turbulenzgrad sqrt((u')^2)/u
• rel. Rauhigkeit ε/l
• Froude Zahl Fr = u / sqrt(lg) Wellenwiderstand freie Oberfläche
• Umrechnung Viskositäten ν = μ/ρ
• Unabhängigkeit von Reynoldszahl liegt ab bestimmter Grenzreynoldszahl vor. Wenn ReModell > ReGrenz keine Abhängigkeit mehr. ReGrenz bei scharfen Kanten kleiner.
• Windkanaleinteilung Machzahlbereich Antriebsprinzip Kreislauf Druckniveau Bauart der Messstrecke
• Machzahlbereich 0: Niedriggeschwindigkeit 0,2: Hoher Unterschall 0,9: Transsonischer WK 1,2: Überschall WK 5: Hyperschall WK  
• Antriebsprinzipe Windkanal (3) Gebläse- Speicher- Stoßwellenkanal
• Kreislaufnamen Windkanal Bauarten Geschlossen: Prandtl-/Göttinger Bauart Offen: Eiffel-Bauart
• Druckniveau Windkanal (3) Athmosphärisch Ü-Druck U-Druck
• Bauart Messstrecke Windkanal (3) Freistrahl (offen) Geschlossen Geschlitzt
• Leistungsfaktor für WK Formelzeichen und Bereich f < 1 NA= f NS NA Antriebsleistung NS Strahlleistung im Messquerschnitt f = 0,2 bei guten WKs
• Strahlleistung Windkanal (Formel) NS=((ρ/2) u2+p) F u  proportional (ρ/2) F u3 F Fläche im Messquerschnitt
• Geschwindigkeit im WK Nur in der Messstrecke groß, da Verluste quadratisch von U abhängen.
• Eigenschaften Umlenkung radialer Druckgradient bewirkt Ablösegefahr Deshalb Leitbleche
• Diffusor QS hoch, u runter, P hoch --> Ablösegefahr --> Öffnungswinkel < 7°
• Vorkammer Höchster Druck, kleinste Geschwindigkeit Gleichrichter, Siebe Störungen durch Siebe müssen abklingen --> lange Vorkammern
• Gleichrichter (Bauart, Ort des Einsatz) Honigwaben, Strohhalme entfernen Drall --> Einsatz erst nach Diffusor, da Drall positiv gegen Ablösegefahr
• Siebe (Eigenschaften) vergleichmäßigen mittleres Strömungsprofil Verringerung des Turbulenzgrades Dämpfung der Querkomponenten
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• Siebe (Formeln) Vergleichmäßigung: du2/du1 =1 / (1+ξ)n n Anzahl der Siebe --> n Siebe effizienter als ein n-mal so starkes Sieb
• Düse QS runter, u hoch, P runter verkleinert Geschwindigkeitsschwankungen in Längsrichtung vergrößert aber in Querrichtung   weniger ablösegefährdet
• Vor- und Nachteile: offene vs. geschlossene Messstrecke Vorteile: offen: kein axialer Druckgradient geschl.: längerer Potentialkern Nachteile: offen: kürzerer Pot.-Kern, Gö: Pulsation durch Wirbelringe geschl.: axialer Druckgradient, Verdrängung, GS-Dicke
• Qualtität von Windkanälen messbar mit? (Formel) Wichtig für Modell und Qualität der Messung? TurbulenzgradTu= sqrt(1/3 u'2+v'2+w'2) / U U-Prof räumlich homogen, QS >>> Modell-QS --> geschlitzte Wände    
• Vergleich Windkanäle Re_max Remax= umax sqrt(A) / 10 nü
• Regelung WK für Hohen Unterschall Ma über U einstellbar Re über nü einstellbar (Druck) --> geschl. Kanal, druckdicht, hohe Antriebsleistung  
• hoher Unterschall: roh abhängig von? ρ(Ma) = ρ0 (1+((k-1)/2) Ma2)-(1/(k-1))
• Transonische WK (Besonderheit) perforierte Wände oder Absaugung wegen Verblockung
• Überschallkanäle 1,2 Lavaldüse, sehr kleine Messstrecke
• Wasserkanäle Re abhängigkeit U in Wasser 15 mal kleiner Leistung nur 4mal kleiner (Ursache 850mal höhere Dichte)
• Pro/Con Strömungssichtbarmachung +: geringerer Aufwand, anschaulicher Eindruck -: anschaulicher Eindruck führt zu Fehleinschätzung
• Prinzip Strömungssichtbarmachung Wechselwirkung Licht <--> Strömung Licht veränder Eigenschaft wenn es durch Fluid dringt Licht wird gestreut Zu 1: Schlierenverfahren Zu 2: Sichtbarmachung MIS1
• Strömungsbegriffe (Linien) (4) Bahnlinie: Bahn eines einzelnen Partikels (Pathline) Stromlinie: Tangente der Geschw.-Vektoren (Streamline) Streichlinie: verbindet alle Partikel gleichen Ursprungs (Streakline) Zeitlinie: bei t0 Gerade gewesen (timeline)
• Zusammenfall von Bahn-, Strom- und Streichlinie? Richtungsstationäre Strömung
• Fehlinterpretation Sichtbarmachung mit Rauchsonde --> Streichlinie gewünscht aber Stromlinie.
• Fadensonde meist in Luft insbesondere Strömungsrichtung Oberflächenklebung Fadengitter ACHTUNG: Störung der Strömung
• Einfärben Teilchengröße 0,01-0,1 μm in Luft (Öl, Tabak, Aerosole) Tinte in Wasser   gleiche Dichte notwendig, Medium wird inhomogen
• Störeinflüsse Einfärben Diffusität Rach deutet Drehung von abgeklungenen Wirbel noch an. Schmidt-Zahl: Sc = viskoser Impulstransport / diffuser Stofftransport Rauch in Luft Sc >>> 1
• Störeinflüsse Einfärben Folgevermögen Gleichung Trägheitskräfte <<< Oberflächenkräfte Volumen ~ d3         Oberfläche ~ d2 Dichteverhältnis groß --> d muss klein sein, aber trotzdem sichtbar.   Beschleunigungsgleichung für Streuteilchen: BBO-Gl. Beschl.=Widerstand- +Trägheit- +Vorgeschichte- +Volumen-Kraft Für Dichteverhältnis >1000 nur Widerstand relevant
• Störeinflüsse Einfärben Brownsche Bewegung in 300°K Verschiebung um 7 Durchmesser

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