B2.1 Physikalische Kennwerte und dimensionslose Zahlen

Strömungen werden durch folgende Materialkonstanten charakterisiert:

• Dichte ρ des Fluids: Die Dichte der Luft ist abhängig von Druck (oder geodätischer Höhe), Temperatur und Luftfeuchte und wird häufig mit 1,25 kg/m³ angenommen
• Kinematische Viskosität ν: Dieser ist abhängig vom Fluid und beträgt für Luft 15×^10-6 m²/s bei 20^o C und 1000 hPa
• Dynamische Viskosität μ: Diese ist das Produkt aus ν und ρ

Für den Vergleich von Strömungen und insbesondere um die zu berücksichtigenden Einflüsse zu unterscheiden, sind verschiedene dimensionslose Zahlen definiert:

• Reynoldszahl:

Sie beschreibt das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Schubkräften, wobei u die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und D_ref eine charakteristische Größe ist. Bei stumpfen Körpern ist dies z. B. der "hydraulische" Durchmesser und bei strömungslinienförmigen Körpern meist die Abmessung in Strömungsrichtung.

• Froude-Zahl:

Sie beschreibt das Verhältnis von Trägheitskräften zu Gewichtskräften, wobei u die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und L zugleich auch eine charakteristische Größe ist.

• Mach-Zahl:

Dieser beschreibt das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit u zur Druckwellengeschwindigkeit c im Medium, wobei K das Stützmodul und ρ die Dichte des Fluids ist.