Aerodynamik der stumpfen Körper: physikalische Grundlagen und Anwendungen in der Praxis ; mit 56 Tabellen
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2011
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| Ausgabe: | 2., vollst. überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Strömungsmechanik
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VIII
INHALTSVERZEICHNIS
1 SCHLANKE UND STUMPFE KOERPER 1
1.1 ANLIEGENDE UND ABGELOESTE STROEMUNGEN 2
1.2 DEFINITION DER STUMPFEN KOERPER 5
1.3 BEEINFLUSSUNG DER UMSTROEMUNG 10
2 STROEMUNGSPHAENOMENE 12
2.1 UMSTROEMUNG VON KOERPERN 13
2.2 KRAEFTE UND MOMENTE 17
2.3 GRENZSCHICHT 23
2.3.1 EBENE PLATTE UND SCHLANKE KOERPER 23
2.3.2 TURBULENZ, DAS PHAENOMEN 31
2.3.3 RAUHIGKEIT 36
2.4 ABGELOESTE STROEMUNGEN 38
2.4.1 DAS PHAENOMEN ABLOESUNG 38
2.4.2 SCHERSCHICHTEN 41
2.4.3 TOTWASSER 46
2.4.4 NACHLAUF 50
2.5 BEEINFLUSSUNG DES TOTWASSERS 53
2.5.1 ZIELSETZUNG UND MOEGLICHKEITEN 53
2.5.2 GEOMETRIE 55
2.5.2.1 EINZUEGE BEI ROTATIONSKOERPERN 55
2.5.2.2 DREIDIMENSIONALER ABSCHLUSS 60
2.5.3 EINGRIFF IN DIE STRUKTUR DES TOTWASSERS, PASSIV 61
2.5.3.1 UEBERFUEHRUNG DES PERIODISCHEN IN EIN APERIODISCHES TOTWASSER 61
2.5.3.2 VERSCHIEBEN DES TOTWASSERS 68
2.5.3.3 PLATZEN DER RANDWIRBEL 71
2.5.4 EINGRIFFE VON AUSSEN 72
2.5.4.1 LEITBLECHE UND FLUEGEL 72
2.5.4.2 MAESSIG DREIDIMENSIONALE EFFEKTE 73
2.5.4.3 KUENSTLICHE VERDICKUNG DER GRENZSCHICHT 77
2.5.5 EINGRIFF IN DIE STRUKTUR DES TOTWASSERS, AKTIV 78
2.6 WIRKUNG AUF DAS UMFELD 81
2.7 BODENNAEHE 83
2.8 AERODYNAMISCH ANGEREGTE SCHWINGUNGEN 87
2.9 STROEMUNGSGERAEUSCHE 90
2.9.1 BEWERTUNG 90
2.9.2 ZEITABHAENGIGES AUSSTROEMEN 92
2.9.3 UMSTROEMUNG EINES KOERPERS 92
2.9.4 TURBULENTE STROEMUNG 93
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1010163663
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS IX
3 GEOMETRISCH EINFACHE KOERPER 94
3.1 KREISZYLINDER 95
3.1.1 ZWEIDIMENSIONALE BETRACHTUNG 95
3.1.2 DREIDIMENSIONALE EFFEKTE 108
3.1.3 SCHIEBENDE ZUSTROEMUNG 114
3.2 KUGEL 115
3.3 ELLIPTISCHE ZYLINDER, ELLIPSOIDE UND ANDERE ROTATIONSKOERPER 121
3.4 KEIL UND KEGEL 123
3.5 PRISMEN 133
3.5.1 PROPORTIONEN UND STROEMUNGSFORM 133
3.5.2 STUMPFE VORDERKANTE 133
3.5.3 TIEFE, HOEHE UND BREITE 139
3.5.4 BASIS 142
3.5.5 SCHRAEGANSTROEMUNG 143
3.5.6 QUADER AUF DEM BODEN 143
3.6 MEHRERE KOERPER 151
3.6.1 KONFIGURATIONEN 151
3.6.2 GLEICHE KOERPER 152
3.6.2.1 KOERPER HINTEREINANDER 152
3.6.2.2 KOERPER NEBENEINANDER 156
3.6.2.3 MEHRERE GLEICHE KOERPER 159
3.6.3 KOERPER UNTERSCHIEDLICHER FORM UND GROESSE 160
3.6.4 LEITVORRICHTUNGEN 169
3.7 WIRKUNG DER TURBULENZ 171
4 MODELLE VON TOTWASSER, SCHERSCHICHTEN UND NACHLAUF 178
4.1 ZIELE DER MODELLIERUNG 179
4.2 AELTERE MODELLE 181
4.2.1 BEOBACHTUNGEN UND HILFSVORSTELLUNGEN 181
4.2.2 ERSTES MODELL VON TANNER 184
4.2.3 ZWEITES MODELL VON TANNER 188
4.3 MODELLE MIT ABBILDUNG DES STROEMUNGSFELDES IM TOTWASSER 190
4.3.1 VORSTELLUNG VON HOERNER 190
4.3.2 MODELL VON CHAPMAN 191
4.3.3 MODELL VON NASH 193
4.3.4 MODELL DER DISKRETEN WIRBEL 196
4.3.5 KAERMANSCHE WIRBELSTRASSE 199
4.4 DREIDIMENSIONALE MODELLE 203
4.5 MODELLE MIT SKALIERTEN TOTWASSERGROESSEN 204
4.5.1 MODELL VON ROSHKO UND LAU 204
4.5.2 NORMIERUNG DES TOTWASSERDRUCKES NACH CALVERT 208
4.5.3 MODELL VON GERSTEN, PAPENFUSS UND DILGEN 208
4.5.4 MODELL VON GEROPP, KIM UND MILDEBRATH 211
4.6 NACHLAUF 213
IMAGE 3
X INHALTSVERZEICHNIS
5 WIND UND WINDSCHUTZ 217
5.1 DIE ATMOSPHAERE 218
5.2 URSACHEN FUER DEN WIND 218
5.3 EIGENSCHAFTEN DES WINDES 220
5.3.1 BODENGRENZSCHICHT 220
5.3.2 EKMAN-SPIRALE 225
5.3.3 BOEIGKEIT, TURBULENZ 226
5.4 WINDSTATISTIK 233
5.4.1 ANFORDERUNGEN 233
5.4.2 VERFUEGBARE DATEN 234
5.5 WETTER UND LOKALE WINDE 238
5.6 TOPOGRAPHIE 240
5.7 WINDSCHUTZ 243
6 AUTOMOBILE 248
6.1 ZIELGROESSEN 249
6.2 LEHREN AUS DER GESCHICHTE 252
6.2.1 EVOLUTION DER AERODYNAMIK 252
6.2.2 AERODYNAMIK UND DESIGN 255
6.3 FAHRLEISTUNGEN 257
6.3.1 FAHRWIDERSTANDSGLEICHUNG 257
6.3.2 SENKUNG DES KRAFTSTOFFVERBRAUCHS 261
6.3.3 STEIGERUNG DER HOECHSTGESCHWINDIGKEIT 263
6.4 LUFTKRAEFTE UND -MOMENTE BEI SYMMETRISCHER ANSTROEMUNG 264
6.4.1 WIDERSTAND 264
6.4.1.1 UMSTROEMUNG 264
6.4.1.2 DURCHSTROEMUNG 276
6.4.1.3 INTERFERENZ 278
6.4.2 AUFTRIEB UND NICKMOMENT 281
6.4.3 WIDERSTAND BEI SCHRAEGANSTROEMUNG 282
6.5 FAHRTRICHTUNGSHALTUNG 285
6.5.1 REGELKREIS DER QUERDYNAMIK 285
6.5.2 KRAEFTE UND MOMENTE BEI SCHRAEGANSTROEMUNG 287
6.5.3 INSTATIONAERE ZUSTROEMUNG 293
6.6 STROEMUNG AUF DER OBERFLAECHE 295
6.6.1 STROEMUNGSDETAILS 295
6.6.2 OEFFNUNGEN 295
6.6.3 KRAEFTE AUF EINZELTEILE 297
6.6.4 WINDGERAEUSCHE 297
6.7 MEHRPHASENSTROEMUNGEN 299
6.7.1 EIGENVERSCHMUTZUNG 299
6.7.2 FREMDVERSCHMUTZUNG 301
6.8 MOEGLICHKEITEN DER WEITEREN ENTWICKLUNG 302
6.8.1 STATUS QUO 302
6.8.2 GRENZWERT-STRATEGIE 303
6.8.3 UMSETZUNG 303
6.8.4 REGENERATIVES BREMSEN 304
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS XI
7 EISENBAHNEN 306
7.1 RUECKBLICK 307
7.2 FAHRLEISTUNGEN 312
7.3 LUFTWIDERSTAND 317
7.4 FAHRT BEI SEITENWIND 326
7.4.1 AUSWIRKUNG DES WINDES AUF DIE FAHRLEISTUNG 326
7.4.2 SICHERHEIT UND LAUFGUETE 327
7.5 WIRKUNG AUF DAS UMFELD 336
7.5.1 PHAENOMENE 336
7.5.2 KOPFWELLE 336
7.5.3 FAHRTWIND 347
7.5.3.1 SICHERHEITSABSTAND 347
7.5.3.2 FAHRTWIND INFOLGE GRENZSCHICHT 347
7.5.3.3 FAHRTWIND INFOLGE TOTWASSER UND NACHLAUF 349
7.6 FLIEGENDE BEGEGNUNG 350
7.7 FAHRT DURCH DEN TUNNEL 355
7.7.1 BEOBACHTUNGEN 355
7.7.2 KOPFWELLE AM TUNNELPORTAL 356
7.7.3 EINFAHRSTOSS UND DRUCKWELLEN 358
7.7.4 SONIC BOOM UND INFRASOUND 359
7.7.5 WIDERSTAND IM TUNNEL 361
7.8 AEROAKUSTIK 362
7.8.1 SCHALLQUELLEN 362
7.8.2 ROLLGERAEUSCH 363
7.8.3 UMSTROEMUNGSGERAEUSCH 365
7.8.4 STROMABNEHMER 368
7.8.5 NEUE KOPFFORMEN 371
8 BAUWERKE 372
8.1 WINDSCHAEDEN 373
8.2 AUFGABENSTELLUNG 377
8.2.1 UMFANG 377
8.2.2 LOESUNGSWEG 377
8.3 KRAEFTE UND MOMENTE BEI STATISCHER WINDLAST 381
8.3.1 ZWEI-UND DREIDIMENSIONALE BETRACHTUNG 381
8.3.2 BAUKOERPER 382
8.3.3 DACH 384
8.3.4 FUSS 385
8.3.5 DIVERGENZ 386
8.3.6 STATISCHE INTERFERENZ 387
8.4 AUSZUEGE AUS DER WINDLASTNORM 388
8.4.1 ANPASSUNG AN DEN STAND DES WISSENS 388
8.4.2 WINDGESCHWINDIGKEIT UND GESCHWINDIGKEITSDRUCK 389
8.4.3 WINDKRAFT 390
8.5 DYNAMISCHE BEANSPRUCHUNG 392
8.5.1 ABSCHAETZUNG DER EIGENFREQUENZ 392
8.5.2 AERODYNAMISCHE ERREGERMECHANISMEN 396
8.5.2.1 FREMD-UND SELBSTERREGTE SCHWINGUNGEN 396
IMAGE 5
XII INHALTSVERZEICHNIS
8.5.2.2 ZIELSETZUNG BEI DER DIMENSIONIERUNG 397
8.5.3 PERIODISCHE PHAENOMENE 398
8.5.3.1 WIRBELINDUZIERTE SCHWINGUNG, LOCKING-IN 398
8.5.3.2 WIRBELINDUZIERTE SCHALENSCHWINGUNG, OVALLING 404 8.5.3.3
BEWEGUNGSINDUZIERTE SCHWINGUNGEN, GALLOPING 405 8.5.3.4 FLATTERN 409
8.5.4 STOCHASTISCHE ANREGUNG, BUFFETING 414
8.5.5 BIEGEWEICHE KONSTRUKTIONEN 416
8.6 INNERE STROEMUNGEN 421
9 VERSUCHSWESEN 423
9.1 MODELLTECHNIK 424
9.1.1 MECHANISCHE AEHNLICHKEIT 424
9.1.2 MODELLVERSUCHE 426
9.2 MESSUNGEN MIT STATIONAEREM MODELL 431
9.2.1 AUSZUG AUS DER WINDKANALTECHNIK 431
9.2.1.1 ANFORDERUNGEN AN DIE WINDKANAELE 431
9.2.1.2 BAUFORMEN 432
9.2.1.3 MESSSTRECKE 433
9.2.1.4 SIMULATION DES BODENS 436
9.2.1.5 WINDKANAL-KORREKTUREN 442
9.2.2 AUSGEFUEHRTE WINDKANAELE 445
9.2.2.1 VORBEMERKUNGEN 445
9.2.2.2 FUER STRASSENFAHRZEUGE 446
9.2.2.3 FUER SCHIENENFAHRZEUGE 449
9.2.2.4 FUER BAUWERKE 453
9.2.2.5 TEMPERATUR UND DRUCK VARIABEL 454
9.2.3 WASSERKANAELE 457
9.3 MESSUNGEN MIT BEWEGTEM PRUEFLING 459
9.3.1 AUFGABENSTELLUNG 459
9.3.2 SEITENWIND 460
9.3.2.1 MIT DEM ORIGINAL 460
9.3.2.2 MIT VERKLEINERTEN MODELLEN IM WINDKANAL 463
9.3.2.3 MIT KATAPULT IM TUNNEL UND BEI SEITENWIND 464
9.3.2.4 PENDEL 465
9.3.2.5 SCHLEPPTANKS 466
9.3.3 MODELLHALTERUNGEN 467
9.3.3.1 MODELLE STARR 467
9.3.3.2 MODELLE ELASTISCH 468
9.4 MESSTECHNIK 469
9.4.1 ANFORDERUNGEN 469
9.4.2 KRAEFTE UND MOMENTE 469
9.4.3 DEFORMATIONEN UND SCHWINGUNGEN 471
9.4.4 DRUCK 471
9.4.5 GESCHWINDIGKEIT 474
9.4.5.1 METHODEN 474
9.4.5.2 *KLASSISCHE SONDEN 475
9.4.5.3 SCHALENKREUZ UND FLUEGELRAD 475
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS XIII
9.4.5.4 HITZDRAHT-ANEMOMETER 477
9.4.5.5 LASER-DOPPLER-ANEMOMETRIE 479
9.4.5.6 PARTICLE-IMAGE-VELOCIMETRIE 482
9.4.6 STROEMUNGSGERAEUSCHE 483
9.4.6.1 AUFGABEN 483
9.4.6.2 EINZELMIKROFON 484
9.4.6.3 KUNSTKOPF 487
9.4.6.4 AKUSTISCHER HOHLSPIEGEL 487
9.4.6.5 REIHEN-MIKROFONE 489
9.5 SICHTBARMACHUNG DER STROEMUNG 491
9.6 GEOMETRISCHE MESSUNGEN 495
9.6.1 STIRNFLAECHE 495
9.6.2 FORMEN 496
10 NUMERISCHE VERFAHREN 498
10.1 VOLLSTAENDIGE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 499
10.2 ANSAETZE ZUR LOESUNG 501
10.2.1 EIN WETTRENNEN 501
10.2.2 *EXAKTE MODELLE 502
10.2.2.1 ANALYTISCHE MODELLE 502
10.2.2.2 PARALLELEN ZUR TRAGFLUEGELTHEORIE 502
10.2.2.3 AUFTRIEB UND WIDERSTAND 503
10.2.3 BEWERTUNGSVERFAHREN 504
10.2.4 DER *KLASSISCHE WEG 506
10.2.4.1 KONZEPT 506
10.2.4.2 ELEKTROLYTISCHER TROG 507
10.2.4.3 PANEL UND WIRBELLEITER 508
10.2.4.4 PANEL, GRENZSCHICHT UND TOTWASSER 516
10.2.4.5 EULERGLEICHUNGEN MIT ENGER GRENZSCHICHTKOPPLUNG 519 10.2.4.6
GRENZEN DES *KLASSISCHEN WEGES 521
10.3 DREIDIMENSIONALE SIMULATION REIBUNGSBEHAFTETER STROEMUNGEN 523
10.3.1 RANS-VERFAHREN 523
10.3.1.1 REYNOLDS-GEMITTELTE-NAVIER-STOKES-GLEICHUNGEN 523 10.3.1.2
TURBULENZMODELLE 524
10.3.1.3 WANDGESETZ 526
10.3.1.4 ERGEBNISSE 528
10.3.2 LARGE-EDDY-SIMULATION 530
10.3.2.1 GRUNDGLEICHUNGEN ZUR LARGE-EDDY-SIMULATION 530 10.3.2.2
EINFLUSS DER ZELLGROESSE 532
10.3.2.3 DETACHED-EDDY-SIMULATION 532
10.3.2.4 ERGEBNISSE VON LES- UND DES-SIMULATIONEN AN STUMPFEN KOERPERN
533
10.3.3 DIREKTE NUMERISCHE SIMULATION 537
10.3.4 LATTICE-BOLTZMANN-METHODE 541
10.3.4.1 BOLTZMANN-GLEICHUNG 541
10.3.4.2 UEBERGANG ZUR LATICE-BOLTZMANN-GLEICHUNG 543 10.3.4.3 WEITERE
ASPEKTE ZUM LBM 545
10.3.4.4 ERGEBNISSE 546
IMAGE 7
XIV INHALTSVERZEICHNIS
10.3.5 LOESUNGSWEG 550
10.3.5.1 DISKRETISIERUNG 550
10.3.5.2 NUMERISCHE NETZE 551
10.3.5.3 LOESUNGSALGORITHMEN 554
10.3.5.4 POSTPROCESSING 557
10.3.6 VERGLEICH 558
10.3.7 HARDWARE 561
10.3.8 AUSBLICK 563
FARBIGE BILDER UND TABELLEN 565
LITERATURVERZEICHNIS 573
SACHWORTVERZEICHNIS 607
ABKUERZUNGEN 620
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Inhaltsverzeichnis
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Teilbibliothek Maschinenwesen
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Lageplan |
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| Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |
| Exemplar 2 | Ausleihbar Am Standort |