Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen

Wandreibung und Geschwindigkeitsverteilung bei turbulenter Rohrströmunghydraulisch glatt Übergangsbereich vollkommen rauhδ 0 > k δ 0 < k δ 0 ≃ 0Um zu einer quantitativen Aussage über die Wandrauheit zu gelangen, hat man die sogenannteäquivalente Rauheit k (auch k s ) eingeführt. Die experimentellen Untersuchungen beziehen sich aufRohre, deren Wandung mit Sandkörnern vom Durchmesser k beklebt worden sind. Die tatsächlicheWandbeschaffenheit (z.B. Gußeisenrohr-Verkrustung) wird dabei durch ein äquivalentes k ausgedrückt,das zu gleichen Reibungsverlusten führt. (s.S. 86)Wichtig ist, daß für die grundlegenden Untersuchungen die natürliche bzw. technische Wandbeschaffenheitin ihrer Vielfalt durch eine definierte geometrische Größe (nämlich k) ersetzt wird.Als dimensionslose Größe zur Erfassung der Wandrauheit wird die relative Rauheit k/D h eingeführt.Gesucht wird nun eine Beziehung λ = λ(Re, k/D h ), wobei D h der hydraulische Durchmesser ist (AbschnittG.2.1).Man stellt nun fest, daß drei Fälle zu unterscheiden sind:λ = λ(Re){laminarturbulent, hydraulisch glattλ = λ(Re, k/D h ) turbulent, Übergangsbereichλ = λ(k/D h ) turbulent, vollkommen rauhWenn die Wandunebenheiten durch eine laminare Unterschicht der Dicke δ 0 eingehüllt werden (sieheAbb.), so verhält sich das Rohr wie ein glattes. Die laminare Unterschicht ist natürlich erst recht beivöllig laminarer Strömung vorhanden. Somit ergibt sich in diesem Fall für λ keine Abhängigkeit vonk/D h (siehe (G.12) und (G.17)).In einem Übergangsbereich wird infolge Abnahme der laminaren Schichtstärke δ 0 die Wandrauheit knur teilweise aktiviert. Es ist deshalb sinnvoll, den vollkommen rauhen Bereich zu untersuchen, damitder im Experiment vorgegebene Korndurchmesser k tatsächlich zur Wirkung kommt.- 85 -