DA032 - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

4. Strömungsmischvorgänge - 40 -
Anhand der Reynoldsschen Ähnlichkeitsgesetze können Luftströmung mit geringer Machzahl
auch anhand von Modellversuchen in Wasser durchgeführt werden. Ein primärer Vorteil liegt
in der in Wasser einfacher durchzuführenden Strömungsvisualisierung als in Luft, da hierbei
die Vorgänge langsamer ablaufen. Die relevanten Kenndaten wie Dichte und Zähigkeit von
Luft sind vom Druck sowie von der Temperatur abhängig, in Wasser jedoch nur von der
Temperatur. Aufgrund der Eigenschaft, dass Wasser unter hohem Druck sein Volumen nur
wenig ändert, kann es als inkompressibel angesehen werden. Alle Fluide weisen eine innere
Reibung auf. Diese werden, wie bereits vorher genannt als Zähigkeit oder Viskosität
bezeichnet.
4.8.1. Viskosität
Die Viskosität beschreibt die Zähigkeit von Flüssigkeiten und ist ein Maß für den inneren
Flüssigkeitswiderstand bezüglich des Fließens, und wird durch den Reibungswiderstand, den
eine Flüssigkeit einer Deformation durch Druck- oder Schubspannungen entgegensetzt,
definiert. Die kinematische Viskosität ist ein Ausdruck für die innere Reibung einer
Flüssigkeit, und somit ein Maß für den Fließwiderstand. In der Praxis lassen sich zwei Arten
der Viskosität beschreiben.
Dynamische Viskosität
Die Dynamische Viskosität η auch Zähigkeit genannt, hängt vom Stoff, von der Temperatur
und vom Druck ab und tritt im Newtonschen Reibungsansatz in der Form:
dw
F = η ⋅ A⋅
Gl. 4-43
dy
auf. Hierbei gleitet die innere Reibungskraft F zwischen zwei Flüssigkeitsschichten mit der
Berührungsfläche A, welche im Abstand y zum dem Geschwindigkeitsunterschied w ist,
entlang.
Kinematische Viskosität
Die kinematische Viskosität wird als Quotient aus der dynamischen Viskosität zur Dichte
definiert.
η
υ = Gl. 4-44
ρ
Zusammenfassend sollen hier charakteristische Werte bei einer Temperatur von 20°C und
unter Atmosphärendruck angegeben werden.