Technische Mechanik 4 – Hydromechanik

Der vierte Band dieser Buchreihe beschäftigt sich mit der Hydromechanik, nachdem in den ersten beiden Bänden die Strukturmechanik behandelt und im Dritten die Bewegung von starren Körpern untersucht wurde. Im vorliegenden Buch wird auf die Strömungsmechanik eingegangen, im Speziellen auf die Lehre von Flüssigkeiten, also der Hydrodynamik. Die Hydrodynamik beschäftigt sich mit den inkompressiblen Strömungen, im Gegensatz zur Aeromechanik.

Zunächst beschäftigt man sich mit der Statik von Flüssigkeiten, der sogenannten Hydrostatik. Nachdem man die Grundlagen der Hydrostatik verstanden hat, kann man im Kapitel der vertiefenden Hydrostatik noch diverse Untersuchungen mittels partiellen Differentialgleichungen erlernen, nachdem man auf die Bewegung von Strömungen eingeht, im Kapitel der Hydrodynamik. Nach den grundlegenden Gleichungen der Hydrodynamik wie die Kontinuitätsgleichung und die Bewegungsgleichungen von Bernoulli und Euler geht man auf die vertiefende Hydromechanik ein. Es werden dort Methoden der Höheren Mathematik zur Untersuchung genutzt und auch die Kontinuumsmechanik bei Fluidteilchen angewendet, hin zu den wohl bekanntesten Gleichungen: die Navier-Stokes-Gleichungen. Horace Lamb sagte einmal: „Wenn ich in den Himmel kommen sollte, erhoffe ich Aufklärung über zwei Dinge: Quantenelektrodynamik und Turbulenz. Was den ersten Wunsch betrifft, bin ich ziemlich zuversichtlich.“ Um einen winzigen Funken Klarheit in die Turbulenz zu bringen, ist dieser das letzte Kapitel gewidmet.

Im Speziellen wird im Laufe des Buches auf Strömungsanalysen mittels der CFD-gestützten Anwendung SolidWorks FlowSimulation eingegangen. Es werden zahlreiche Beispiele mittels CFD wie Kavitation, Überschallströmungen, parametrisierte Studien und Freie Oberflächen als auch Turbinen- und Schaufelräder simuliert.