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aufgabe aus der thermodynamik

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holgerbartelpokergott
Beigetreten: 29.08.2006
Elite Grinder

Hallo allerseits,

ein Freund hat mich um Hilfe bei einer Aufgabe aus der Thermodynamik gebeten. Ich selber hatte mit Physik nie was am Hut, nur mit Mathe.

Gegeben ist ein Zylinder und die Eingangsdaten der Strömung im Punkt A (Eingang des Zylinders).
Druck (p_1), temperatur (s_1) und geschwindigkeit (c_1). Anhand dieser Zahlen sollen nun p_2, s_2 und c_2 im Punkt B (Ende des Zylinders) berechnet werden.

Jetzt habe ich ein wenig recherchiert und die nötigen drei Gleichungen gefunden.
vereinfachte Konti-Gleichung: s_1 * c_1 = s_2 * c_2 (da Querschnittsfläche sich herauskürzt)
Impulssatz: s_1 *c_1 ^2 + p_1 = s_2 * c_2^2 + p_2
1.Hauptsatz: x/x-1 * p_1/s_1 + c_1^2/2 = x/x-1 * p_2/s_2 + c_2^2/2 (wobei x eine Konstante)

Jetzt könnte ich drei gesuchten Variablen in abhängigkeit der Eingangsdaten ausrechnen, jedoch kommen da ziemlich unschöne Sachen raus.

Wollte fragen, ob von euch einer diese Fragestellung kennt. Für mich sieht das aus wie eine sture Rechenaufgabe. Oder steckt da möglicherweise mehr dahinter?


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8 Antworten
PaRaZzEe
Beigetreten: 20.07.2009
PokerStrategist

Probiers mal mit Bernoulli


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dude1990
Beigetreten: 24.06.2008
Oldschool Grinder

Ist die Strömung reibungsfrei?


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holgerbartelpokergott Themenstarter
holgerbartelpokergott
Beigetreten: 29.08.2006
Elite Grinder

jo, steht nix dabei. ich nehme daher an reibungsfrei.

bernoulli hab ich gelesen, gilt für hohe geschwindigkeiten bei luft nicht mehr. fällt aus meiner sicht deshalb raus.


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dude1990
Beigetreten: 24.06.2008
Oldschool Grinder

also ich würd dann erstmal v2 über konti-gleichung ausrechnen.
dann kannst über navier-stokes den druck ausrechnen (ist die dichte konstant ?)
und temperatur über die isentrope beziehungen. könnte aber an der annahme der konstanten dichte scheitern.
hast du sonst keine weiteren angaben ?


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PaRaZzEe
Beigetreten: 20.07.2009
PokerStrategist

Wenn das ganze Reibungsfrei ist, hast du doch auch keinen Druckverlust oder nicht?

Dann ist doch p1=p2 und v1=v2 ?(

Du sollstest vielleicht einfach die exakte Aufgabe hier posten.


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dude1990
Beigetreten: 24.06.2008
Oldschool Grinder

Aber nur wenn die Querschnittsfläche gleich bleibt.
Wenn die Dichte, wie ich befürchte, nicht konstant bleibt, verwende ich meistens die Tabellen für isentrope Unterschall- bzw. Überschallströmung.
damit sollte es ganz gut gehen.


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PaRaZzEe
Beigetreten: 20.07.2009
PokerStrategist

Die Rede ist doch von einem Zylinder und außerdem davon, dass sich in der Konti-Gleichung die Querschnittsflächen herrauskürzen. Irgendwie ist die ganze Aufgabe ne Fangfrage, oder wir haben einfach zu wenig Informationen OP


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holgerbartelpokergott Themenstarter
holgerbartelpokergott
Beigetreten: 29.08.2006
Elite Grinder

danke für eure überlegungen. kann leider keine schöne aufgabenstellung, weil ich auch nur schmierzettelüberlegungen eines profs gesehen habe.

querschnitt kürzt sich heraus, da eingangs und ausgangs-querschnittsflächen gleich groß sind. daher habe ich von einem zylinder gesprochen.

die dichte bleibt nicht konstant! ich habe bei der aufgabe einen schreibfehler gemacht:
druck = dichte. tut mir leid. das p in der aufgabenstellung steht für \roh.

habe das ganze aber jetzt sauebr ausgerechnet und es kommt ein relativ schönes ergebnis. also aus meiner sicht könnte das so passen. habe einfach die erste gleichung nach p_2 aufgelöst und eingesetzt in die zweite. dann weiteraufgelöst und in die dritte eingesetzt und es kommt ein term der form a*p_2^2 + b*p_2 + c = 0 heraus. in der mitternachtsformel ergibt sich eine schöne form, da sich noch ein binom ergibt.

denke schon, dass das so stimmen könnte.


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