Hochtemperaturgasdynamik

Zusammenfassung

Es wird eine einführende Darstellung des Gebietes der Hochtemperaturgasströmungen ohne Transporterscheinungen, elektromagnetische Erscheinungen und äußere Kräfte gegeben. Der Unterschied zwischen einer solchen Hochtemperaturgasströmung und der entsprechenden Strömung eines idealen Gases konstanter spezifischer Wärmen rührt von den inneren Prozessen im Medium her. Bilden die inneren Prozesse einen reversiblen Vorgang, fällt die Hochtemperaturgasströmung ebenso wie die entsprechende Strömung eines idealen Gases konstanter spezifischer Wärmen in die Klasse der Strömungen physikalisch homogener Medien. Zwischen den beiden Strömungen besteht dann noch enge physikalische Verwandtschaft, was erhebliche quantitative Unterschiede nicht ausschließt. Bilden die inneren Prozesse dagegen einen irreversiblen Vorgang, treten tiefgreifende Unterschiede gegenüber der entsprechenden Strömung eines idealen Gases konstanter spezifischer Wärmen und der zugehörigen Strömung mit reversiblem inneren Vorgang auf. Der vorliegende Artikel verfolgt mehrere Ziele. Die Einleitung soll ein erstes Verständnis vermitteln über das zu behandelnde Gebiet, über seine Stellung in der Strömungsmechanik und wichtige Anwendungsmöglichkeiten. In den Abschnitten 2 und 3 wird das für die Berechnung von Hochtemperaturgasströmungen praktisch wichtigste thermodynamische Modell des realen Gases kritisch dargestellt. Der Abschnitt 4 bezieht sich auf den Fall reversiblen inneren Vorganges, der Abschnitt 5 auf den Fall irreversiblen inneren Vorganges. Diese beiden Abschnitte sollen an Hand spezieller Strömungsformen die erwähnte enge physikalische Verwandtschaft bzw. die tiefgreifenden Unterschiede aufzeigen.

Summary

An introduction to the field of high temperature gas flows without transport phenomena, electromagnetic phenomena and external forces is presented. The difference between such a flow and the corresponding flow of an ideal gas of constant specific heats comes from internal changes in the fluid. If these changes form a reversible process, the high temperature gas flow as well as the corresponding flow of an ideal gas of constant specific heats belong to the general class of flows of a physically homogeneous medium. A close relationship therefore still exists between the two flows in question. However, if the internal changes form an irreversible process, fundamental differences arise in comparison with the corresponding flow of an ideal gas of constant specific heats and the corresponding flow with reversible process, respectively. The introduction of the present article yields a first understanding of the field to be considered and informs about important applications. Section 2 describes the real gas model adopted in this article. In section 3 various concepts of thermodynamic equilibrium are explained. Section 4 and 5 demonstrate the close relationship and the fundamental differences mentioned above by means of suitable flow patterns.