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Fluidmechanik 2 (Fach) / Wirbelströmungen (Lektion)
- Wie kann man einen Wirbel definieren? Als Wirbel bezeichnet man eine drehende Bewegung von Fluidelementen um ein gemeinsames Zentrum.
- Was versteht man unter einer rotationsbehafteten und einer rotationsfreien Strömung? Für ein roationsfreies Strömungsfeld u gilt: rot(u) = 0
- Ist ein Starrköperwirbel rotationsfrei oder rotationsbehaftet? Starrkörperwirbel: u = [ -x2Ω, x1Ω, 0] rot(u) = ω = [0, 0, 2Ω]
- Ist ein Potentialwirbel rotationsfrei oder rotationsbehaftet? Potentialwirbel: u = [ -x2/r2, x1/r2, 0] rot(u) = ω = 0 für r ≠ 0, unbestimmt für r = 0
- Was ist die Zirkulation eines Geschwindigkeitsfeldes? Die Zirkulation Γ eines Geschwindigkeitsfeldes u bezüglich der Kontur S, die eine Fläche A einschließt, ist definiert als das Integral der Tangentialgeschwindigkeit entlang von S. Γ(S) = ∫S u ⋅ ds
- Was versteht man unter einer Wirbellinie? Die Wirbellinie ist die Intgeralkurve des Wirbelstärkefeldes ω.
- Was sagt das Gesetz von Biot-Savart sinngemäß aus? Ein Wirbelstärkefeld ω induziert eine Geschwindigkeit u(ω). Δu = - rot(ω)
- Was versteht man unter einer Wirbelschicht? Viele parallel ausgerichtete Potentialwirbel bilden aneinandergereiht eine Wirbelschicht.
- Was versteht man unter dem Spiegelungsprinzip? Um Wände zu beschreiben muss die Tangentialkomponente der Geschwindigkeit zur Wand verschwinden. Es wird ein gegensinnig rotierender Wirbel im gleichen Abstand auf der anderen Seite der Wang angebracht. In dem überlagerten Geschwindigkeitsfeld wird die Tangentialkomponente ausgelöscht.
- Unter welchen Umständen liegt eine barokline Wirbelstärkeproduktion vor? Wenn Dichte- und Durckgradient nicht kollinear sind, also die Resultierende der auf ein Fluidelement wirkenden Durckkräfte nicht durch den Massenmittelpunkt des Fluidelements geht, wird ein barokliner Drall am Fluidelement erzeugt und somit auch eine Wirbelstärke durch barokline Produktion.
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