Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen

D.2. Stromröhre und Stromfadenmit dem Ursprung 0 an den Körper, so erscheint die Strömung stationär (siehe a). Ein raumfestesKoordinatensystem läßt dagegen die Strömung instationär erscheinen (siehe b), da das dargestellteStromlinienbild vom bewegten Zylinder mitgeführt wird.Neben der Geschwindigkeit werden noch weitere strömungsmechanische Feldgrößen betrachtet. Dieskönnen unter anderem Druck, Dichte, Temperatur oder Salzgehalt des Fluids sein, also skalare Größen,die ein Skalarfeld bilden – im Gegensatz zum Vektorfeld der Geschwindigkeiten.Außer Bahnlinie und Stromlinie werden noch weitere kinematische Begriffe von Bedeutung definiert:Streichlinie:Momentaufnahme aller Fluidteilchen, die einen bestimmten Punkt passiert haben.Beispiel: Rauchfahne eines Schornsteins.Bei stationären Strömungen fallen Bahn-,Strom- und Streichlinie zusammen.Zeitlinie:Zu einem Zeitpunkt werden längs einer Linie Fluidteilchen markiert. Man betrachtetzu einem späteren Zeitpunkt die von den markierten Teilchen gebildete Linie.D.2 Stromröhre und StromfadenDie Lösung strömungsmechanischer Probleme gestaltet sich im dreidimensionalen Fall i.a. sehr schwierig;gewisse Vereinfachungen bieten dagegen zweidimensionale Betrachtungen, die die physikalischenVorgänge streng genommen nicht exakt wiedergeben, aber häufig eine brauchbare Näherung darstellen.Betrachtet man speziell Strömungen in Rohren und Gerinnen, so führt i.d.R. eine eindimensionale Beschreibungder Vorgänge bereits zu hinreichend genauen Resultaten. Bei diesem Problemkreis verläuftdie Strömung in einer durch die Rohr- bzw. Gerinneachse ausgezeichneten Richtung und die geringen,senkrecht zu dieser Achse auftretenden Bewegungen werden vernachlässigt.Für die eindimensionale Eulersche Betrachtungsweise (die wir ausschließlich anwenden werden) bedientman sich weiterer kinematischer Gebilde, die eng mit dem Stromfadenbegriff zusammenhängen:Stromröhre:Die Summe aller Stromlinien, die durch eine ortsfeste Linie gehen, bildet eineStromlinienfläche. Ist diese Linie geschlossen, so entsteht die Mantelflächeeiner Stromröhre. Da sich Stromlinien nicht schneiden bzw. GeschwindigkeitenStromlinien tangieren, ist ein Massenfluß durch die Mantelfläche der Stromröhrenicht möglich.Stromlinienfläche- 37 -