Grundlagen der Hydromechanik

Grundlagen der Hydromechanik ist ein vorlesungsbegleitendes Skript für Studenten der Hydromechanik an der Universität Stuttgart. Die Vorlesung umfasst derzeit 6 Semesterwochenstunden verteilt über 2 Semester. Es werden zunächst die fundamentalen theoretischen Grundlagen vermittelt. Dazu gehören im Wesentlichen die Herleitungen von Bilanzgleichungen für Masse, Impuls und Energie. Dies erfolgt auf zweierlei Art und Weise, zum einen für ein endlich großes Kontrollvolumen auf der Grundlage des Reynold'schen Transporttheorems, zum anderen erhält man durch Betrachtung am infinitesimal kleinen Kontrollvolumen die entsprechenden partiellen Differentialgleichungen (Kontinuitäts-, Euler-, Navier-Stokes-, Bernoulli-, Energiegleichung) . Die Bernoulli-Gleichung wird ebenfalls einerseits mit Hilfe der Betrachtung am Kontrollvolumen einer Stromröhre, andererseits durch Integration der Euler­ Differentialgleichung für ideale Strömung entlang einer Stromlinie hergeleitet. Weitere Kapitel des Buches behandeln u.a. die Hydrostatik bzw. Bilanzgleichungen für ruhende Fluide, Grenzschichtströmungen, Strömungskräfte auf eingetauchte und umströmte Körper, Potentialströmungen und eine Einführung in die numerische Lösung von Strömungsproblemen mit Hilfe von Finite-Volumen- und Finite-Differenzen-Verfahren sowie der Charakteristikenmethode. Wesentliche Anwendungen der hydromechanischen Grundlagen werden vorgestellt. Dazu gehören vor allem stationäre und instationäre Rohrströmungen sowie Gerinneströmungen, wobei hier eine vereinfachte eindimensionale Betrachtung zugrundeliegt. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Sicker- bzw. Grundwasserströmungen.