Recent Developments in Theoretical and Experimental Fluid Mechanics: Compressible and Incompressible Flows

ISBN-13: 9783642672224 / Angielski / Miękka / 2011 / 644 str.

U. M. Ller; K. G. Roesner; B. Schmidt

Opis

In der vorliegenden Arbeit wurden die Wirbeltransportgleichung, die Poisson- Gleichung fUr die Stromfunktion und die Impulsgleichung in spharischen Koordina- ten mit Hilfe finiter Differenzenapproximationen integriert. Mit der Leisung werden rotationssymmetrische Str1:imungen in Kugelspalten fUr verschiedene Winkelbe- schleunigungen der Innenkugel untersucht. Der Vergleich der errechneten Ergebnis- se mit experimentellen Daten zeigt, dal3 die Auswahl des Gitternetzes die Ergebnisse entscheidend beeinflussen" kann. Wird die Schrittweite zu gr~13 gewahlt, stellt sich eine L1:isung ein, die nicht zu den vorgegebenen Randbedingungen geh1:irt. Es lal3t sich jedoch eine Genauigkeitsbedingung angeben, mit der diese Schwierig- keit umgangen werden kann. FUr stationare Str1:imungen sind die berechneten Drehmomente in guter Ubereinstimmung mit bekannten experimentellen Daten. Die bisher vorliegenden Ergebnisse lassen vermuten, dal3 einige instationare Str1:imungszustande zumindest wahrend der Beschleunigungsphase dreidimensionalen Charakter haben, jedoch werden bei kleineren Spaltweiten auch fUr rotationssym- metrische Str1:imungen instationare Zustande berechnet. Die resultierenden Dreh- momentenbeiwerte zeigen Schwankungen von etwa sechs Prozent. Eine Analyse der Stromlinienbilder ergibt, dal3 periodisch Wirbel in einiger Entfernung vom Aquator erzeugt und in seiner Nahe wieder unterdrUckt werden. Andere Rechnungen, die mit der angegebenen L1:isungsmethode durchgefUhrt wurden, bestatigen die Kirchgass- nersche Stabilitatsgrenze, die naherungsweise fUr Kugelspaltstr1:imungen auch in der Nahe des Aquators gilt. Die Integrationen wurden vom Zustand der Ruhe begonnen. Durch Anderung der Winkelbeschleunigung in Abhangigkeit von der Zeit lassen sich Verzweigungen der L1:isung bestimmen. ZukUnftige Arbeiten sehen die Konstruktion eines Verzwei- gungsdiagramms vor.

Spis treści

I Compressible Flow.- 1 Transonic Flow.- Heuristic Observations Related to the Computation of Transonic Flow Fields.- Physikalische Deutung der Verträglichkeitsbedingungen.- A Necessary Condition to the Transonic Controversy.- Spezielle Lösungen der nichtlinearen, schallnahen Potentialgleichung mit Viskositätsterm.- Untersuchung der Nachexpansion hinter einem senkrechten Verdichtungsstoß an der gekrümmten Wand.- A Self-Consistent Formulation of the Transonic Small-Disturbance Theory.- Das Störpotential für instationäre schallnahe Strömungen.- Shock Waves Around Bodies Travelling at Slightly Greater Than Sonic Speed.- Density Distribution in a Non-Stationary Bow Wave in a Transonic Flow.- Non-Asymptotic Shock-Detachment Distance of Slender Cones in Transonic Flow.- Ein potential theoretisches Modell für Ablösegebiete hinter Stoßwellen.- Die Wirbel Senkenströmung eines kompressiblen Mediums.- 2 Supersonic Flow.- Range of Validity of the Formulae Derived Linear Aerodynamic Theory for the Prandtl Supersonic Jet Problem.- Kinematics of Mach Waves Inside and Outside Supersonic Jets.- Boundary-Layer Visualization in a Shock Tube.- Die Dichteverteilung in einem stationären, rotationssymmetrischen überschau -frei strahl, der gegen schwachen Unter- oder Überdruck austritt.- 3 Nozzle Flow.- Supersonic Nozzle Flowfields: A Comparison of Fully Viscous and Navier-Stokes Solutions.- Numerical Estimations of Third Generation Gas Dynamic Lasers Bow Shock Waves.- On Flows with Heat Addition in Laval Nozzles.- 4 Rarefied Gas Flow.- Knudsen Layers. Theory and Experiment.- Nonstationary Heat and Mass Transfer Between Two Plane Surfaces in the Transition Knudsen Regime.- The Structure of a Shock Wave Close to a Wall.- Hyperschall-Totwasser von Gemischen leichter und schwerer Gase geringer Dichte.- Flow in a Rapidly Rotating Cylinder with Mechanically Driven Recirculation.- 5 Computational Gas Dynamics.- Numerical Aids to Theoretical Gas Dynamics.- Transonic Flow Computations Finite Elements: Airfoil Optimization and Analysis.- The Problem of Accuracy in Numerics and Thermodynamics at the Solution of the Hypersonic Boundary Layer Equations Including Chemical Reactions.- Die Berechnung stationärer reibungsfreier Strömungsfelder um stumpfe Körper im schallnahen überschau mittels eines zeitabhängigen Differenzenverfahrens.- A Study of the Interaction Between Floating Heat Layer and Solid Wall.- A Contribution to the Prediction of Distorted Flow in Axial Compressors.- II Incompressible Flow.- 6 Stability Phenomena.- Das Cauchyproblem der Helmholtzschen Wirbelgleichung mit einer Differenzennäherung.- The Dilemma of Defining a Vortex.- Higher Eigenstates of Görtier Vortices.- Görtier Vortices in the Nonlinear Region.- An Analytical Approach to the Determination of Neutral Stability Curves.- Rotationssymmetrische Strömungen im Kugelspalt.- Influence of Initial and Boundary Conditions of Bênard Convection.- Vertically Staggered Patterns in Free Convective Flow.- Nonstationary Convection in a Rotating System.- Convection and the Solar Granulation.- Die Stabilität der Strömung einer einfachen viskoelastischen Flüssigkeit in einem konvergenten Kanal gegen stationäre und periodische Störungen.- Solution of Orr-Sommerfeld Problems Using the Factorisation (Riccati) Method.- Vibrations and Stability in Nonlinear Systems with One Degree of Freedom.- 7 Boundary Layer.- Einige Überlegungen zur Geschwindigkeitsverteilung und zur Wandreibung in inkompressiblen rotationssymmetrischen turbulenten Grenzschichten mit Querkrümmung.- Unsteady Laminar Boundary Layers in an Incompressible Three-Dimensional Stagnation Flow.- Second Order Boundary-Layer Effects for Large Injection or Suction.- On the Influence of the Molecular Prandtl Number on the Turbulent Prandtl Number.- 8 Jet Flow.- On the Long-Range Action of Turbulent Pressure Fluctuations.- Unsteady Subsonic Turbulent Jets.- Weak Buoyancy in Laminar Vertical Jets.- 9 Airfoil Theory.- The Wing Section Theory of Kutta and Zhukovski.- The Inverse Problem for Multiconnected Airfoil Systems.- 10 Fluid Machinery.- Untersuchung des Druckverlustes und des Wärmeüberganges in rotierenden Kanälen mit rechteckigem Querschnitt.- Berechnung der ausgebildeten Strömung in gekrümmten Kanälen mit rechteckigem Querschnitt.- Small Disturbance Swirl Flow in Turbomachinery Bladings.- A Method for Designing Radial Rotor Blades Means of Surfaces of Revolution.- 11 Miscellaneous Problems.- Dynamics of a Nuclear-Reactor Shell Structure in an Incompressible Fluid.- Sustained Flow Oscillations in a Thermal-Hydraulic Coupled System.- Finite-Difference Simulation of Tsunami Propagation.- On a Continuum Model of Blood Flow.- Ober den Einfluß der Reibung in den Energiegleichungen der Strömungsmechanik.- A New Method of Analysing Hot-Wire Signals and Its Dependence on Cooling Law and Probe Position.