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    Ein Beitrag zur Berechnung der Strömung in einer Tesla-Turbine bei temperaturabhängiger Zähigkeit des Fördermediums (1981)
    Springer
    Archive of applied mechanics 50 (1981), S. 121-129 
    Details
    ISSN: 1432-0681
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
    Description / Table of Contents: Summary With the assumption of laminar, incompressible flow within the boundary-layer in the space-element of a Tesla-Turbine, the operating conditions of such a flow engine are investigated analytically. The viscosity of the fluid with newtonian properties is dependent on the temperature. Of main interest is the influence of the frictional heat and of the resulting changes of the viscosity on the flow within the radial clearance and on the characteristics of the efficiency. For this purpose, the Navier-Stokes-equations as well as the energy equation are solved by an implicit difference scheme, whereby the changes of the viscosity are taken into consideration. The numerical solutions yield the result that the operating conditions for a thermo-viscous connection between flow and temperature field show only unessential changes compared to the isoviscous flow case, if a fluid is used having similar porperties of viscosity as water. Furthermore the calculation method answers questions about optimizing technical applications.
    Notes: Übersicht Unter Voraussetzung laminarer, inkompressibler Grenzschichtströmung im Spaltelement einer Tesla-Turbine wird das Betriebsverhalten dieser Strömungsmaschine rechnerisch untersucht. Als einzige Stoffgröße des Fördermediums mit newtonschen Eigenschaften ist die Zähigkeit nicht konstant, sondern hängt von der Temperatur ab. Im wesentlichen interessiert der Einfluß der Reibungswärme und der resultierenden Viskositätsänderungen auf die Radialspaltströmung und letzten Endes auf die Wirkungsgradcharakteristik. Zu diesem Zweck werden die Navier-Stokes-Gleichungen unter Berücksichtigung der variablen Viskosität sowie die Energiegleichung mit einem Differenzenverfahren impliziter Art gelöst. Die numerischen Rechnungen zeigen, daß beim Einsatz eines Mediums, das ähnliche Viskositätseigenschaften wie Wasser aufweist, das Betriebsverhalten mit thermo-viskoser Kopplung zwischen Strömungs- und Temperaturfeld gegenüber dem mit einer isoviskosen Strömungsbewegung eine unwesentliche Änderung erfährt. Außerdem beantwortet das Rechenverfahren Optimierungsfragen bezüglich des technischen Einsatzes.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF00539695
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    Paper (German National Licenses)
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  • 2
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    Experimente zum Strömungswiderstand in gekrümmten, rotierenden Kanälen mit quadratischem Querschnitt (1982)
    Springer
    Acta mechanica 42 (1982), S. 145-151 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary For fully developed flow the pressure loss in rotating curved channels was investigated experimentally. The influence of the curvature on the friction coefficient and particularly on the rotation, which was realized in the direction of the through flow as well as in the opposite direction was of special interest. The specific parameters of the flow field, like the Reynolds-number and the Taylor-number were varied within the range of 3·102〈Re〈2·105 and 0≦Ta〈105. The curvature ratio were varied within 0,0496≦a/r m ≦0,337. The possibility of an universal presentation of the friction coefficient for the nonrotating channel is shown for laminar and turbulent through flow. In the rotating channel a considerable pressure loss increase can be observed. The magnitude depends on the direction of rotation. In case of great Taylor-numbers the curvature ratio was found to be independent of the friction resistance.
    Notes: Zusammenfassung Bei ausgebildeter Strömung wurde der Druckverlust in rotierenden, gekrümmten Kanalstrecken experimentell ermittelt. Speziell interssierte der Einfluß der Krümmung auf den Reibungswiderstand und im besonderen der der Rotation, die sowohl in Richtung der Durchflußgeschwindigkeit als auch entgegengesetzt dazu erfolgte. Die strömungsspezifischen Parameter wie Reynolds-und Taylor-Zahl erfuhren eine Änderung im Bereich 3·102〈Re〈2·105 und 0≦Ta〈105. Das Krümmungsverhältnis variierte zwischen 0,0496≦a/r m ≦0,337. Aufgezeigt wird die Möglichkeit einer universellen Darstellung des Widerstandsbeiwertes für den nicht rotierenden Kanal bei einerseits laminarer und anderseits bei turbulenter Bewegung. Im rotierenden Kanal beobachtet man beträchtliche Druckverlusterhöhungen, deren Größe von der Rotationsrichtung abhängt. Bei großen Taylor-Zahlen wurde eine Unabhängigkeit des Strömungswiderstandes vom Krümmungsverhältnis festgestellt.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01177188
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    Paper (German National Licenses)
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  • 3
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    On compressible subsonic flow between impeller and casing of radial-flow compressors with superposed throughflow (1985)
    Springer
    Acta mechanica 57 (1985), S. 159-166 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Notes: Summary Subject of this paper is the numerical investigation of the flow between impeller and casing of compressors of radial construction. The solution procedure is based on implicite difference equations, in which parameters of material such as heat conductivity, viscosity and density are variable. Because of the assumption of low density, laminar flow conditions are assumed. The computation method makes possible the determination of the torque coefficient as a function of Reynolds-and Mach number as well as of geometry and superposed throughflow.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01176915
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 4
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    Der Einfluß von Düsenaustrittswinkeln und Druckkräften auf die Kontur drallbehafteter Gashohlstrahlen (1980)
    Springer
    Acta mechanica 35 (1980), S. 163-172 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary The form of rotating hollow gas-jets was the object of this investigation. The calculation method based on a model not considering friction forces, enables to give a complete analytical solution which allows to determine the jet contour as function of the external pressure- and centrifugal forces as well as of the flow angle fixed by the nozzle design. The comparing experiments show satisfying agreement with the analytical treatment and give a general view of the usefullness and correctness of the calculation method.
    Notes: Zusammenfassung Untersucht wird die Strahlform von rotationssymmetrischen, drallbehafteten Gashohlstrahlen. Die Berechnungsmethode, die ohne Berücksichtigung von Reibungskräften durchgeführt wurde, ermöglicht die Angabe von geschlossenen Lösungen für die Darstellung des Verlaufs der Strahlkontur in Abhängigkeit der Umgebungsdruck-und der Zentrifugalkräfte sowie eines durch die Düsenkonstruktion vorgegebenen Austrittswinkels. Die vergleichenden Experimente zeigen eine befriedigende Übereinstimmung mit der analytischen Behandlung und lassen den Gültigkeitsbereich und die Brauchbarkeit des Rechenmodells erkennen.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01190393
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  • 5
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    Kompressible Unterschallströmungen in Reibungsverdichtern (1981)
    Springer
    Acta mechanica 41 (1981), S. 99-107 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary Objects of the present theoretical study are compressible, laminar subsonic flows in a friction-compressor, whose main constructive elements are co-rotating disks. The calculation is based on the solution of implicit difference equations, which result from the Navier-Stokes-equations, the equations of the conservation of mass and energy and from the properties of perfect gas which are connected by empiric material laws. In detail the viscosity, the thermal conductivity and the density are dependent on the temperature and furthermore, in the case of the density, dependent on the pressure too. To limit the number of solutions the walls are presumed to be ideally isolated. Obviously the Reynolds, Prandtl and Mach numbers are the dominating parameters for the flow and temperature field. The elaborated numerical solution method makes it possible to get acquainted with the operation characteristics of this non-conventional compressor and to answer questions about the efficiency.
    Notes: Zusammenfassung Die vorliegende theoretische Studie behandelt kompressible, laminare Unterschallströmungenin einem Reibungsverdichter, dessen Geometrie durch synchron rotierende, parallele Scheiben beschrieben wird. Die Rechnung gründet sich auf Lösen von impliziten Differenzengleichungen, resultierend aus den Navier-Stokes-Gleichungen, der Kontinuität, der Energiehaltung und aus der Zustandsgleichung idealer Gase, die über empirische Stoffgesetze untereinander gekoppelt sind. Im einzelnen sind die Zähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit und die Dichte als temperaturabhängig und außerdem im Falle der Dichte als druckabhängig vorausgesetzt. Um den Lösungsaufwand zu begrenzen, werden die Wände als ideal wärmeisoliert postuliert. Es erweisen sich die Reynolds-, die Prandtl- und die Mach-Zahl als strömungs- und temperaturbestimmende Parameter. Die entwickelte numerische Lösungsmethode erlaubt, die Betriebscharakteristik dieses nichtkonventionellen Verdichtertyps kennenzulernen und die Frage der Effizienz zu beantworten.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01246907
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  • 6
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    Die Form von Gas-Hohlstrahlen unter der Wirkung von Druckkräften bei verschiedenen Düsen-Austrittswinkeln (1976)
    Springer
    Acta mechanica 24 (1976), S. 261-272 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary Objects of this investigation are hollow gas-jets with rotational symmetry. Under the assumption of inviscid flow the jet contour is calculated as a function of the external pressure and of the flow angle as determined by the nozzle design. Experimental results for supersonic hollow jets with various flow angles at the nozzle exit and various pressure differences are in satisfactory agreement with calculations.
    Notes: Zusammenfassung Gegenstand der Untersuchung sind rotationssymmetrische Gashohlstrahlen. Unter der Voraussetzung reibungsfreier Strömung gelingt es, den Verlauf der Strahlkontur in Abhängigkeit der Umgebungsdruckkräfte und einen durch die Düsenkonstruktion festgelegten Strömungswinkel zu berechnen. Die experimentelle Überprüfung and Überschall-Hohlstrahlen bei Variation des Strömungswinkels am Austritt der Düse sowie der Druckdifferenz liefert eine befriedigende Übereinstimmung mit der Rechnung.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01190375
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  • 7
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    Über die laminare Wirbelsenkenströmung kompressibler Medien (1982)
    Springer
    Acta mechanica 43 (1982), S. 177-184 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary The laminar vortex-sink flow of a viscous, compressible fluid is investigated. With the help of a difference method the location of the sonic line is determined as a function of the wall boundary layers. The comparison of the numerical results with well-known experimental data from the literature shows a good agreement.
    Notes: Zusammenfassung Die laminare Wirbelsenkenströmung eines kompressiblen, viskosen Mediums war Anlaß einer theoretischen Studie. Vorgestellt wird eine Berechnungsmethode, die auf einem Differenzenverfahren basiert, mit der es gelingt, den Ort des Schalldurchgangs zu bestimmen. Die Untersuchungen zeigen, daß sich dieser Ort bedingt durch die Verdrängungswirkung der Wandgrenzschichten stromaufwärts verlagert. Der Vergleich der numerischen Ergebnisse mit einigen aus der Literatur bekannten experimentellen Daten bestätigt das Rechenmodell.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01176281
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 8
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    Über den Wärmetransport im Spaltelement einer Reibungspumpe (1980)
    Springer
    Acta mechanica 35 (1980), S. 173-186 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary The objective of the analysis presented is the velocity and temperature field for the laminar through flow of a viscous incompressible fluid between two parallel co-rotating disks. Employing the method of finite differences the question is investigated to what extent the fluid is heated by the influence of the shear-forces and to what extent the rotating disks can act as a heat-exchanger. Different thermal boundary conditions are used for the mathematical treatment of the problem. The results of the investigation give insight into the influence of the frictional heat, which may cause a considerable increase in temperature.
    Notes: Zusammenfassung Gegenstand der Berechnungen ist die laminare Spaltströmung und das Temperaturfeld in einem zähen, inkompressiblen Medium zwischen zwei synchron rotierenden, parallelen Scheiben mit radialem Durchfluß. Mit einem impliziten Differenzenverfahren wird überprüft, inwieweit das Medium sich unter der Wirkung der Scherkräfte erwärmt und inwieweit die rotierenden Scheiben die Funktion eines Wärmeaustauschers übernehmen können. Bei der mathematischen Behandlung des Problems werden die thermischen Randbedingungen variiert. Die Ergebnisse der Betrachtung des Wärmeüberganges vermitteln einen hinreichenden Überblick über den Einfluß der Reibungswärme, die bei hochviskosen Medien unter Umständen erhebliche Temperaturerhöhungen im Radialspalt bewirkt.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01190394
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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  • 9
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    Berechnung der Spaltströmung in einer Reibungspumpe bei temperaturabhängiger Viskosität zur Förderung hochviskoser Flüssigkeiten (1981)
    Springer
    Acta mechanica 38 (1981), S. 19-30 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary By means of an implicit difference equation system the laminar flow of a fluid with high and also temperature dependent viscosity in an element of a shear-force pump is calculated. Of interest was the influence of both the dissipation and the viscosity differences in the slit on the behaviour of this pump model. The basis of the calculation method are non-linear, connected parabolic differential equations, which described both the movement and the energy transport. The temperature dependence of the flow medium is given by the combination of these equations with a viscosity law. From the numerous possible thermal boundary conditions two have been choosen — the case of ideal isolated walls and the case of constant wall temperature. The numerical calculations make the determination of the pressure distribution and the changes of angular momentum along the length of the slit possible as well as the determination of the efficiency in dependence of the physical and geometric limiting quantities. The results of the calculation show, that there are observable differences compared to the known values, found for a temperature independent viscosity — the so called isoviscous flow case.
    Notes: Zusammenfassung Mittels eines impliziten Differenzenverfahrens wird die laminare Strömungsbewegung einer Flüssigkeit mit hoher und zudem temperaturabhängiger Viskosität im Spaltelement einer Reibungspumpe berechnet. Von Interesse war der Einfluß sowohl der Dissipation als auch der Viskositätsunterschiede im Spalt auf das Betriebsverhalten dieser Pumpenausführung. Dem Berechnungsverfahren liegen nichtlineare, gekoppelte Differentialgleichungen parabolischen Typs, die die Bewegung sowie den Energietransport beschreiben und die Kontinuitätsgleichung zugrunde. Durch Verknüpfung mit einem Viskositätsgesetz ist die Abhängigkeit des Fördermediums vom Temperatureinfluß gegeben. Aus der Vielzahl möglicher thermischer Randbedingungen wurden einerseits der Fall ideal isolierter Wände und andererseits der Fall konstanter Wandtemperatur gewählt. Die numerischen Rechnungen ermöglichen die Ermittlung des Druckverlaufs und der Drehimpulsänderung längs der Spalterstreckung sowie die Bestimmung des Wirkungsgrades in Abhängigkeit der physikalischen und der geometrischen Einflußgrößen. Die Berechnungsergebnisse lassen erkennen, daß beträchtliche Unterschiede im Vergleich zu den Werten auftreten, wie diese bei Zugrundelegung einer temperaturunabhängigen Viskosität, dem sogenannten isoviskosen Strömungsfall, bekannt sind.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01351460
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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  • 10
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    Drallbehaftete Flüssigkeitshohlstrahlen bei Einwirkung von Massen- und Oberflächenkräften (1981)
    Springer
    Acta mechanica 41 (1981), S. 85-97 
    Details
    ISSN: 1619-6937
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics , Physics
    Description / Table of Contents: Summary Object of the present theoretical as well as experimental investigations are swirling hollow water jets under the influence of gravity. With the presumption of frictionless flow the axially symmetrical contour of the water jets can be determined as a function of the pressure forces and of the surface tension. The influence of the gravity and of the geometrical design of the jet forming nozzle on the contour is discussed in detail. In the main it is obvious that the characteristic parameters of the flow are the Froude-, the Weber- and the Euler-number. The usefulness of the calculation method is demonstrated by the comparison with the experiment.
    Notes: Zusammenfassung Drallbehaftete Flüssigkeitshohlstrahlen unter Einwirkung der Erdschwere sind Gegenstand von sowohl theoretischen als auch experimentellen Untersuchungen. Unter der Voraussetzung reibungsfreier Strömung können rotationssymmetrische Strahlformen in Abhängigkeit von Druckkräften und der Oberflächenspannung berechnet werden. Im einzelnen erfolgt eine Erörterung des Einflusses der Gravitation sowie der geometrischen Daten der strahlerzeugenden Düse auf die Kontur des Hohlstrahls. Im wesentlichen kristallisieren sich die Froude-, Weber- und Euler-Zahl als charakteristische Strömungsparameter heraus. Die Brauchbarkeit des Rechenmodells wird beim Vergleich mit dem Experiment demonstriert.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01246906
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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