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Strömungsmechanik, Bewegung von Fluiden

27. Oktober 2011

Die Strömungsmechanik, die auch unter Strömungstechnik bekannt ist, beschreibt das physikalische Verhalten von Fluiden. In der Strömungsmechanik gibt es Fluide. Das sind Stoffe (Gase oder Flüssigkeiten), die sich bei Einwirkung von Scherspannungen unbegrenzt verformen.

Bei der Strömungsmechanik kann in zwei Teilbereiche unterschieden werden.

  • Fluidstatik beschreibt das Verhalten von Fluiden, die sich in einem statischen Zustand also in Ruhe befinden und keinerlei Bewegung aufweisen.
    Hierbei wird weiterhin in Hydrostatik (Flüssigkeiten) und Aerostatik (Gase) unterteilt.
  • Fluiddynamik dagegen beschreibt das Verhalten von bewegten Gasen und Flüssigkeiten eben denen, die nicht ruhen.
    Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass die Strömungsmechanik ein Überbegriff für sämtliche Strömungen und ihr Verhalten ist.
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Der Begriff Fluid wurde eingeführt, da Gase und Flüssigkeiten in der Strömungsmechanik bzgl. der Bewegung meist den gleichen Gesetzen folgen.
Ein Fluid ist also ein Gas oder eine Flüssigkeit, das/die bestimmten Gesetzen folgt, wie zum Beispiel:

  • Druck,
  • Dichte und
  • Kommunizierende Röhren in der Strömungsmechanik.

Diese Grundlagen der Strömungsmechanik beinhalten z.B. den Druck. Ein ruhendes Fluid kann zum Beispiel nur rechtwinklig auf die Oberfläche auftretende Kräfte besitzen, so dass es keine Schubkräfte gibt.
Ein ruhendes Fluidelement kann also nur Druckkräfte und keinerlei Zugkräfte aufnehmen.

Neben dem Druck spielt auch die Dichte eine wichtige Rolle bei der Strömungsmechanik. Die Dichte wird in dem Verhältnis zwischen der Masse und des Volumen definiert.
Die Dichte von Flüssigkeiten ist nahezu unabhängig von Temperatur und Druck. Bei Gasen spielt die Temperatur und die Druck aber sehr wohl eine wichtige Rolle.

Ferner ist das Prinzip der Kommunizierenden Röhren in der Strömungsmechanik enthalten. Dies bedeutet, dass in einem Röhrensystem, mit zwei Öffnungen, von denen sich keine unter dem tiefsten Niveau der entstehenden Schleife(n) befindet beide Fluidsäulen auf einem Niveau befinden.

Prinzip der kommunizierenden Röhren

Prinzip der kommunizierenden Röhren

Die numerische Strömungsmechanik (englisch: computational fluid dynamics, CFD) ist eine Methode um strömungstechnische Probleme mit Hilfe von numerischer Simulation zu lösen. Hierbei werden bei der Strömungssimulation meist Naiver-Stokes-Gleichungen, Euler-Gleichungen oder Potentialgleichenungen verwendet. Dadurch stellt die Strömungssimulation eine kostengünstige Alternative zu Windkanalversuchen dar.
Genauer wird das auf Wikipedia: Numerische Strömungsmechanik erklärt.

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Strömungsmechanik in der Anwendung

Gerade bei dem Bau von Häusern oder Wohnungen wird die Raumluftströmung oft außen vorgelassen und nicht weiter beachtet. Wenn man aber bereits hier nachhaltig denkt und Strömungsmechanik in Betracht zieht spart man auf lange Sicht Energie und ist wirtschaftlich und auch ökonomisch auf der besseren Seite.
Stellen Sie sich vor Sie sitzen in der Arbeit und wissen gar nicht, dass sie die ganze Zeit unter dem Einfluss bewusstseinseintrübender Stoffe stehen. Das Arbeitsklima ist gerade für die Effektivität der Mitarbeiter extrem wichtig. Hierbei kann das Wort Arbeitsklima nicht nur im Bezug auf die dort herrschende Raumluftströmung gelesen werden.

Es gibt mittlerweile zahlreiche Strömung Engineering Firmen, die sich mit Strömungsmechanik beschäftigen und ganz persönliche Lösungsstrategien liefern können.
Hierbei werden bei bestehenden Räumen meist als Erstes technische Messungen in den entsprechenden Räumen getätigt, um die Daten danach auszuwerten und mittels Gesetzen der Strömungsmechanik eine Lösung ganz im Sinne der Computational Fluid Dynamics (CFD) zu finden.
Zudem können auch am Computer Strömungssimulationen durchgeführt werden.

Fazit zur Strömungsmechanik

Strömungmechanik umfasst alle Gebiete der Strömungstechnik und der Strömungssimulation.

Bereits in der Schule lernen wir die Teile der Strömungsmechanik kennen. Bereits durch die Schule lernen wir hier Gesetze und Regelungen der Strömungsmechanik für ein späteres Engineurstudium.

Sollten Sie weitere Informationen bezüglich einer solchen, auf Strömungsmechanik spezialisierten, sehr empfehlenswerten Engineering Firma bekommen wollen, melden Sie sich einfach über die Kontaktangaben dieser Seite.

Aber am Ende heißt es ja dann sowieso immer:

Lukas in "Jim Knopf und Lukas, der Lokomotivführer":
"Achtung! Jetzt gibt es nur zwei Möglichkeiten: Entweder es funktioniert oder es funktioniert nicht."
In der Kategorie Offtopic erschienen. Autor: Simon Rüger
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