Download Instationäre Strömungsvorgänge in Rohrleitungen an by Hans Seifert PDF

By Hans Seifert

Der Inhalt des vorliegenden Buches ist meine von der Technischen Hochschule Karlsruhe im Sommer 1960 anerkannte Promotionsarbeit. Die Anregung zu dieser Arbeit ging von den JLO-Werken inPinneberg/Ham burg aus. Sie traten im Fruhjahr des Jahres 1955 an Herrn Professor Dr.-Ing. ok. KOLLMANN, Karlsruhe, dessen Lehrstuhl ich damals als Assistent angehorte, mit der Bitte heran, sich in eine zu jener Zeit gerade auf eigenem Pruffeld an laufende Versuchsreihe an einem kurbelkastengespulten Zweitakt-Vergasermotor einzuschalten und in erster Linie die theoretische Auswertung der Versuchsergeb nisse zu ubernehmen. Die Versuche sollten der weiteren Klarung des Gaswechsels des Zweitaktmotors, besonders seines platforms Kurbelkasten - Uberstromkanale - Zylinder - Auspuffrohr, dienen. Herr Professor Dr.-Ing. ok. KOLLMANN betraute mich mit der Bearbeitung der Aufgabe, deren Ergebnis ich mit der Genehmigung der technischen Leitung der JLO-Werke im zweiten Teil dieses Buches niedergelegt habe. Uber diese spezielle Aufgabenstellung hinaus erschien es sinnvoll, der Dar stellung der Charakteristikentheorie der instationaren Gasdynamik, die als Be rechnungsgrundlage verwendet wurde, einen breiteren Raum zu geben, als es normalerweise im Rahmen einer Promotions arbeit ublich ist, da sie im Schrifttum in Verbindung mit dem Anwendungsgebiet Kolbenmaschinen noch wenig vertreten ist. Wenn auch die angefuhrten Beispiele sich nur auf einen schmalen Bereich dieses Anwendungsgebietes beziehen, so ist der theoretische Teil doch so all gemein aufgebaut, dass hieraus auch die Grundlagen fur die Berechnung anderer instationarer Stromungsprobleme im Kolbenmaschinenbau entnommen werden konnen

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Die Hilfs-MAcH-Linien werden 32 IIr. Theoretische Grundlagen am besten mit Ziffern benannt, um die einheitliche Bezeichnung des Charakteristikennetzes zu erhalten. B. 0 cm H= 5 cm Abb. 18. Anisentrope instationäre Rohrströmung MAcH-Linie C wird durch linkslaufende Saugwelle bei Erreichen-der ersten Trennungslinie auf den Druck im Punkt Ce abgebaut). Entsprechend liefen Druckwellen zurück, wenn die Druckwelle nachfolgend kühlere Gasschichten überlaufen würde. Nach den Untersuchungen von JENNY [8] beeinflußt die Entropieschichtung eines Gases, hervorgerufen durch Drosselung oder Wandreibung, das Bild der instationären Strömung nur wenig, so daß sie vernachlässigt werden kann.

Da durch jeden Punkt der Kurve eine rechtsund eine linkslaufende MACHLinie hindurchgeht, kreuzen B. Die Charakteristikenmethode 23 sich in den zugehörigen Punkten der Zustandsebene nach dem Vorangegangenen ebenfalls zwei Charakteristiken. Der Gang der Berechnung läßt sich an Hand der Abb. 11 jetzt leicht verfolgen. Die Berechnung der Strömungs ebene, ausgehend von den bekannten Werten eines Kurvenzuges, ist nur in einem begrenzten Gebiet möglich. Dieses Gebiet wird Fortsetzungsgebiet genannt, da alle Zustandspunkte dieses Gebietes nacheinander, ausgehend von den Zustandswerten auf der Kurve, dem Abhängigkeitsgebiet, in einem Punktgitter (Gitterpunktverfahren) berechnet werden können.

Nach JENNY [8] wird das charakteristische Bild einer instationären Gasströmung in einem gezogenen Stahlrohr konstanten Querschnitts durch die Rohrreibung nur unwesentlich verändert. Bei langen Schwingungszeiten und großen TeiIchengeschwindigkeiten machte sich in der Hauptsache eine Amplitudendämpfung bemerkbar. Eine spürbare Phasenverschiebung des gerechneten Schwingungsverlaufs gegenüber dem gemessenen trat wegen der geringen Entropiezunahme (,1 e(S-S,J/2C p "'" 0) nicht ein. In den in Kap. IV durchgerechneten Beispielen wurde der Einfluß der Rohrreibung auf die instationäre Gasströmung nicht berücksichtigt, um den Rechenaufwand in für die praktische Anwendung vertretbaren Grenzen zu halten.

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