Grundbegriffe - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 14

messung, die im Wesentlichen das Coriolis-Prinzip nutzt, in den letzten Jahren an
Bedeutung gewonnen.

Strömungsarten in Fließgewässern: Die im vorstehenden Kapitel aufgezeigte
Grundgleichung zur Durchflussmessung geht von einer stationär gleichförmigen
Bewegung des Wassers aus. Dass dies eine Idealisierung im Zusammenhang mit
real fließenden Gewässern ist, verdeutlicht folgender „klassische“ Versuch, den O.
Reynolds 1883 durchführte:
Wird ein Stromfaden durch Zugabe von Farbflüssigkeit markiert, so zeigt sich
bei der Durchströmung eines Rohres, dass dieser bei sehr kleinen Fließgeschwin-
digkeiten tatsächlich die Form eines scharf begrenzten Fadens behält. In diesem
Fall bewegen sich die Flüssigkeitsteilchen nebeneinander auf voneinander getrenn-
ten Bahnen, die sich gegenseitig nicht durchdringen. Eine derartige wohlgeordne-
te Bewegung der Flüssigkeitsteilchen wird als Schicht- oder laminare Strömung
bezeichnet. Die Geschwindigkeitsrichtung eines jeden Teilchens stimmt mit der
Hauptfließrichtung überein.
Bei größerer Fließgeschwindigkeit zerflattert der Farbfaden, was darauf hindeu-
tet, dass die einzelnen Flüssigkeitsteilchen auf völlig regellosen Bahnen einander
durchdringen, so dass es zur Vermischung der Flüssigkeitsschichten kommt. Die
Flüssigkeitsteilchen haben wechselnde, von der Hauptfließrichtung abweichende
Geschwindigkeitsrichtungen. Eine solche Mischströmung , bei welcher die Teilchen
regellos durcheinanderwirbeln, heißt turbulente Strömung (nach Preißler u. Boll-
rich 1985 ).
Abbildung 2.4 verdeutlicht den Unterschied zwischen laminaren (a) und turbu-
lenten (b) Strömungen.
Infolge des Flüssigkeitsaustausches quer zur Fließrichtung wird bei turbulenter
Strömung die Fließgeschwindigkeit im Querschnitt vergleichmäßigt. Daraus folgt,
dass bei turbulenter Strömung das Geschwindigkeitsprofil flacher als bei laminarer
Strömung ist (vgl. Abb. 2.4 ). Daher ist es verständlich, dass die meisten Durch-
flussmessgeräte mit Fließgeschwindigkeiten arbeiten, die im Bereich turbulenter
Strömung liegen (Bailey-Fischer & Porter 1997 ).

d

V

a

V

Abb. 2.4 Laminare ( a ) und
turbulente ( b ) Strömungen.
(Bailey-Fischer & Porter
1997 )

V

b