Zur Theorie der Nichtgleichgewichtsprozesse in kompressiblen Fluiden auf der Grundlage der GIBBS-FALK'schen Thermodynamik

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• Michael Lauster

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Strömungen kompressibler Medien werden in der traditionellen Strömungsmechanik durch die klassischen NAVIER-STOKES-Gleichungen beschrieben, ergänzt durch „Realgaseffekte“, die thermodynamische Einflüsse darstellen. Die verwendete Thermodynamik ist jedoch im Wesentlichen eine Thermostatik im GIBBSschen Sinne, die nur marginale Variationen um Gleichgewichte zulässt. GOTTFRIED FALK erkennt, dass der GIBBSsche Formalismus um die Energieform der Bewegung erweitert werden kann, wobei der lineare Impuls in der GIBBS-Funktion gleichberechtigt mit Variablen wie Entropie, Volumen oder Teilchenzahl erscheint. Diese GIBBS-FALK'sche Thermodynamik ermöglicht die Entwicklung einer konsistenten Kontinuumstheorie, die die Widersprüche der klassischen NAVIER-STOKES-Theorie vermeidet. Die Theorie kompressibler Fluide umfasst Bewegung, Irreversibilität und Nichtgleichgewicht als zentrale Elemente und liefert ein Differentialgleichungssystem, die NAVIER-ST. VENANT-Gleichungen, zur Beschreibung realer Fluide. Durch Anpassung des Reibungsspannungstensors an bekannte Modellfluide der klassischen Theorie können deren Einschränkungen untersucht werden. Die Differentialgleichungssysteme werden hinsichtlich ihrer exakten und numerischen Lösungen analysiert. Standardfälle wie Rohr- und COUETTE-Strömungen sowie Grenzschichtuntersuchungen und eindimensionale Verdichtungsstöße werden ausführlich behandelt. Intensive Diskussionen zu speziellen Strömungssituat

• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 1995