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Physics - Classical Continuum Physics | Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide

Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide

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ISBN 978-3-322-96673-5

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  • Über dieses Lehrbuch

Das Buch ist aus Vorlesungen über Strömungsmechanik viskoelastischer Flüssigkeiten her­ vorgegangen, die ich mehrmals vor Ingenieurstudenten nach der Diplomvorprüfung und interessierten wissenschaftlichen Mitarbeitern an der Hochschule der Bundeswehr Ham­ burg gehalten habe. Es enthält die theoretischen Grundlagen, die zur Erk1ärung und zur formelmä1l>igen Beschreibung typischer Strömungsvorgänge in nicht-newtonschen Fluiden erforderlich sind. Damit deckt es einen Teil des weiten Feldes ab, das gemeinhin mit dem Begriff Rheologie umschrieben wird. Das Buch ist zum Gebrauch an Universitäten und Technischen Hochschulen, aber auch als Hilfe fUr in der Praxis stehende Ingenieure und Naturwissenschaftler bestimmt, die mit rheologischen Problemen zu tun haben. Soweit auf rheologische Phänomene in der deutschsprachigen Lehrbuchliteratur zur Strömungs­ mechanik bisher überhaupt eingegangen wurde, beschränkten sich die Ausflihrungen i. aUg. auf Erscheinungen, die durch nichtlineare Flie1l>eigenschaften hervorgerufen werden. In diesem Buch werden darüber hinaus auch Normalspannungseffekte und Gedächtnisein­ flüsse gebührend berücksichtigt. Die Abhandlung stützt sich durchweg auf kontinuurnsmechanische ModeUvorsteUungen und Methoden; eine molekulartheoretische Erklärung der makroskopisch beobachteten Phänomene wird nicht angestrebt. Da bei nicht-newtonschen Fluiden die wirksamen Stoff­ eigenschaften entscheidend von der Strömungsform abhängen, wird besondere Sorgfalt auf die Ableitung und Erläuterung der adäquaten Stoffgleichungen verwandt. Ein wesent­ liches Hindernis für die Einführung dieser Materialtheorien in die Ingenieurausbildung und Ingenieurpraxis besteht darin, da1l> sie eine gewisse Stufe der Abstraktion und bei der Anwendung auf Probleme von technischer Bedeutung gelegentlich auch den Einsatz etwas anspruchsvoUerer mathematischer Hilfsmittel erfordern.

Stichwörter » Flüssigkeit - Mechanik - Reibung - Rheologie - Strömung - Strömungsmechanik - Werkstoff

Verwandte Fachbereiche » Mechanik

Inhaltsverzeichnis 

1 Kontinuumsmechanische Grundlagen.- 1.1 Einige Grundbegriffe.- 1.2 Materielle Zeitableitung.- 1.3 Deformationsgeschwindigkeiten.- 1.4 Rivlin-Ericksen-Tensoren.- 1.5 Verzerrungstensor.- 1.6 Kinematik stationärer Schichtenströmungen.- 1.6.1 Ebene Schichtenströmung.- 1.6.2 Poiseuille-Strömung.- 1.6.3 Couette-Strömung.- 1.6.4 Schraubenströmung.- 1.6.5 Torsionsströmung.- 1.6.6 Kegel-Platte-Strömung.- 1.7 Kontinuitätsgleichung.- 1.8 Spannung und Volumenkraft.- 1.9 Die Bewegungsgleichungen.- 1.10 Energiegleichung für Fluide.- 2 Bei stationären Schichtenströmungen hervortretende Stoffeigenschaften.- 2.1 Die Fließfunktion.- 2.2 Die Normalspannungsfunktionen.- 3 Vorgänge, die durch die Fließfunktion kontrolliert werden.- 3.1 Rotationsviskosimeter.- 3.1.1 Einfluß der Dissipation.- 3.2 Druck-Schleppströmung im geraden Kanal.- 3.2.1 Durchflußkennlinien, Pumpwirkungsgrad.- 3.2.2 Extruderströmung.- 3.2.3 Fluiddynamische Theorie des Walzens.- 3.2.4 Gleitlagerströmung.- 3.3 Radial durchströmter Spalt.- 3.4 Rohrströmung.- 3.5 Schraubenströmung.- 4 Auswirkung der Normalspannungsdifferenzen.- 4.1 Kegel-Platte-Strömung.- 4.2 Der Weissenberg-Effekt.- 4.3 Strangaufweitung.- 4.4 Axiale Schichtenströmung.- 5 Einfache instationäre Strömungen.- 5.1 Lineare Viskoelastizität.- 5.1.1 Sprunghafte Änderung der Schergeschwindigkeit.- 5.1.2 Kriechtest und Kriecherholung.- 5.1.3 Oszillierende Beanspruchung.- 5.1.4 Abstimmung eines Schwingungsdämpfers.- 5.1.5 Die Strömung in der Nähe einer schwingenden Wand.- 5.1.6 Das Rayleigh-Problem für ein Maxwell-Fluid.- 5.1.7 Instationäre Couette-Strömung.- 5.2 Nichtlineare Effekte bei instationärer Rohrströmung.- 5.2.1 Stoffgleichung für langsame und langsam veränderliche Prozesse.- 6 Fastviskosimetrische Strömungen.- 6.1 Schichtenströmungen mit schwachem instationären Anteil.- 6.2 Ebene stationäre Grenzschichtströmungen.- 6.2.1 Staupunktgrenzschicht.- 6.2.2 Modifizierte Schmierfilmtheorie.- 6.3 Stabilität ebener Schichtenströmungen.- 7 Dehnströmungen.- 7.1 Theoretische Grundlagen.- 7.2 Anwendungen.- 8 Spezielle rheologische Stoffgesetze.- 8.1 Fluide ohne Gedächtnis.- 8.1.1 Minimalprinzip für verallgemeinerte newtonsche Fluide.- 8.2 Integrale Modelle.- 8.2.1 Die Strömung zwischen exzentrischen rotierenden Scheiben.- 8.2.2 Die Grenzschicht an einer ebenen Wand bei homogener Absaugung.- 8.3 Differentielle Modelle.- 8.4 Approximation für langsame und langsam veränderliche Prozesse.- 9 Sekundärströmungen.- 9.1 Allgemeines Konzept.- 9.2 Rotationssymmetrische Strömungen.- 9.2.1 Konische Düsenströmung.- 9.2.2 Strömung um rotierende Körper.- 9.2.3 Strömung durch gekrümmte Rohre.- 9.3 Ebene Strömungen.- 9.3.1 Konvergente Kanalströmung.- 9.4 Stationäre Strömung durch zylindrische Rohre.- 9.4.1 Isotherme Bedingungen.- 9.4.2 Einfluß der Dissipation.- 9.4.3 Einfluß eines transversalen Temperaturgradienten.- 9.5 Periodische Rohrströmung.- Anhang: Formelsammlung für spezielle krummlinige Koordinaten.- Quellenangaben.- Ergänzende und weiterführende Literatur.

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