532 Mechanik der Fluide; Mechanik der Flüssigkeiten
This article deals with the development of a laminar thin film at the outlet area of a disk turbine. The increasing relative velocities at the outlet -caused by the expansion of the working fluid and the reduction of the cross- section area- are reducing the turbine efficiency, resulting in a lower power output and a higher fuel consumption. To overcome this, a certain amount of the working fluid shall condensate at the disk wall propagating a laminar thin film. Within the liquid film higher shear forces will be transported and therefore the power transfer to the disk optimized. Furthermore, and most important, due to the differences in the specific volume between the liquid and the gaseous phase, the volume flow of the gaseous phase is reduced and therefore the relative velocities are effectively reduced, resulting in a higher turbine efficiency.
Rotierende fluide Systeme kommen in der Natur häufig vor. Fast alle Himmelskörper und Galaxien möglicherweise das gesamte All können als rotierende fluide Systeme aufgefaßt werden. Auch in der Technik sind rotierende fluide Systeme häufig. Der Fall, daß das Fluid sich längst gekrümmmter, feststehender Wände bewegt, ist ziemlich gründlich erforscht. Unter bestimmten Bedingungen kann man dabei gleichmäßige Wirbelmuster (Instabilitäten) beobachten, die Görtlerwirbel (1) oder Taylorwirbel genannt werden.
Nach der Ansicht von Taylor (2) bilden sich die nach ihm benannten Wirbel aus, wenn in einem feststehenden Zylinder ein zweiter Zylinder rotiert oder sich beide Zylinder mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder unterschiedlichen Drehrichtung bewegen.
Der Autor hat Instabilitäten in einem Hohlzylinder beobachtet, in dem eine Flüssigkeit rotierte und die wahrscheinlich als Görtlerwirbel eingeordnet werden können. Wirbel entstehen in fluiden Medien häufig: das entscheidende für Taylor- und Görtlerwirbel ist aber, daß diese Instabilitäten unter bestimmten Bedingungen sehr stabil sein können und sehr gleichmäßige, gut reproduzierbare Wirbelmuster und Wirbelgeometrien aufweisen können. Aus der Kenntnis dieser Umstände ergibt sich die Frage, welchen Einfluß eine doppelte Krümmung der Wand auf das Entstehen von Wirbeln haben könnte.
Der Extrusionsprozess fpr die Herstellung diverser Erzeugnisse wie Rohre, Schläuche, Platten u. a. hat sich zu einem der wichtigsten Verfahren in der Verarbeitung von Polymeren entwickelt. Das Ziel der Extrusion ist die Umwandlung des Ausgangsstoffs in ein Erzeugnis mit dem erforderlichen Querschnitt mittels Durchpressen des aufgeheizten plastischen Materials durch die Ausflussöffnung. Aufgrund einer immer häufigeren Anwendung neuer Rezepturen für füllstoffhaltige hochviskose Mischungen in der Industrie wachsen in der letzten Zeit auch die Anforderungen an die Extruderköpfe. Ihre Konstruktion wird immer komplexer. Untersuchungen der Strömungsdynamik anormaler hochviskoser Flüssigkeiten (was die Polymerstoffe bzw. Gummimischungen auch sind) in Rohren mit komplexer Geometrie sind notwendig für die Projektierung von profilgebundenen Extruderteilen. Eine genaue Beschreibung der Strömungsdynamik der Werkstoffe in diesem Bereich ist nur durch Lösung einer dreidimensionalen Aufgabe möglich.
