19.3
Die Rotationsströmung bezieht sich auf die Bewegung von Flüssigkeitspartikeln, die sich nicht entlang des Strömungswegs drehen, gekennzeichnet durch ein Geschwindigkeitsfeld mit null Kräuselung und ohne Vorticity.
Eine gleichmäßige Strömung mit nur einer Geschwindigkeitskomponente ungleich Null, einer konstanten u=U, ist ein Beispiel für eine Rotationsströmung, da ihr Geschwindigkeitsgradienten fehlen.
Wenn ein festes Objekt in eine gleichmäßige Strömung eingebracht wird, bleibt die Strömung außer in der Nähe der Grenzen unrotiert. In der Nähe der Oberfläche steigt die Geschwindigkeit von Null stark an, was zu steilen Gradienten und erheblichen Schubspannungen führt.
Im Falle einer wirklich viskosen Strömung würde die Strömung über die Grenze gleiten, wobei die Rotationsbewegung erhalten bleibt. In realen Flüssigkeiten bildet die Viskosität jedoch eine Grenzschicht in der Nähe fester Oberflächen, die Rotationseffekte hervorruft und manchmal eine stromabwärts liegende Trennung verursacht.
Bei der Rohrströmung weist der Eingangsbereich zunächst einen Rotationskern mit gleichmäßiger Strömung auf, geht aber mit der Bildung und Verdickung einer Grenzschicht entlang der Rohrwand in einen voll entwickelten Bereich über, der von viskosen Kräften dominiert wird.
Unter der Annahme, dass die Strömung irrotational, inkompressibel, stationär und viskos ist, kann die Bernoulli-Gleichung im Strömungsfeld angewendet werden.
Rotationsfreie Strömung ist durch eine Flüssigkeitsbewegung gekennzeichnet, bei der sich die Partikel nicht um ihre Achsen drehen, was zu einer Wirbel…
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