Geoscience Reference
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Abb. 4.43
Strömung um
einen Körper. (Schaffernak
1960
)
B
C
D
A
B
Grundsätzlich verändert jeder in eine Flüssigkeitsströmung eingebrachte Körper
den natürlichen Strömungsvorgang; dies macht sich, wie Abb.
4.43
verdeutlicht, in
einem veränderten Stromfädenbild bemerkbar.
Die Stromfäden stauen sich vor dem Hindernis, die Geschwindigkeit der Was-
serfäden nimmt hier ab und kommt bei dem Staupunkt A völlig zur Ruhe. Unter
der (vereinfachten) Annahme einer inkompressiblen, reibungsfreien und stationären
Strömung kann die Gleichung von Bernoulli angewandt werden, um den Druck P
im Staupunkt A zu ermitteln:
Da im Staupunkt A der dynamische Druck gleich Null ist - die Fließgeschwin-
digkeit an diesem Punkt ist gleich Null -, gilt:
+
v
2
2
g
=
P
ρ
P
0
ρ
(4.22)
+
0
mit
P
0
= statische Druckhöhe im ungestörten Bereich [Pa]
P
= Gesamtdruckhöhe im Staupunkt A [Pa]
v
= Strömungsgeschwindigkeit [m/s]
ρ
= Dichte des strömenden Mediums [kg/m
3
]
g
= Erdbeschleunigung [m/s
2
].
Daraus folgt, dass der Druckanstieg in der Wassersäulenhöhe des Staurohrs gemes-
sen wird
v
2
2
g
[N
/
m
2
]
.
(4.23)
P
−
P
0
=
ρ
Der Druckunterschied
P
−
P
0
in Gl. (4.23)
1
wird als
Staudruck
(auch dynamischer
Druck) bezeichnet; er ist der Druck, den das anströmende Wasser durch seine Ge-
schwindigkeitsänderung ausübt und charakterisiert den kinetischen Energieanteil,
d. h. je schneller die Strömung ist, desto größer ist der Staudruck. Seine Abhängig-
keit von der Geschwindigkeit ergibt sich nach Gl. (4.23).
Der
Gesamtdruck P
ist der Druck, der durch die Strömung in Fließrichtung auf
das Staurohr ausgeübt wird. Dieser Gesamtdruck wird durch das Staurohr dort, wo
1
1 N = 1 kg · m/s
2
1 N/m
2
= 1/9,80665 kp/m
2
≈ 0,102 mm WS
1 kp/m
2
= 9,80665 N/m
2
≈ 1 mm WS, 1 mm WS = 9,80665 Pa
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