Ermittlung von Strömungsverlusten durch die Bestimmung der Entropieproduktion

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Strömungsverluste bei der Durchströmung von Bauteilen (Krümmern, Verzweigungen, Düsen, Diffuseren, ...) werden gegenwärtig weitgehend basierend auf experimentell ermittelten Verlustbeiwerten berechnet. Dies gilt ebenso für den Einfluss von Wandrauheiten bei Rohr- und Kanalströmungen. In dem beantragten Projekt soll die Entropieproduktion als Ausdruck der dissipativen Verluste konsequent genutzt werden, um daraus die bisher weitgehend empirisch ermittelten Verlustbeiwerte verschiedener Bauteile sowie die Rohr- bzw. Kanalreibungszahlen bei unterschiedlichen Wandrauheiten theoretisch zu bestimmen. Gleichzeitig sollen die Ursachen für die Verluste aufgedeckt werden. Die damit verbundene physikalische Interpretation eröffnet die Möglichkeit, gezielte Maßnahmen zur Verringerung der Verluste zu entwickeln. Es sollen in diesem Sinne sowohl technisch relevante turbulente Strömungen bei hohen Reynolds-Zahlen behandelt werden, als auch laminare Strömungen, die bei kleinen Reynolds-Zahlen vorliegen. Diese sind neuerdings als sog. Mikroströmungen von besonderem Interesse. Die hier angestrebte methodische Verbindung von strömungsmechanischen und thermodynamischen Fragestellungen hat eine über den konkreten Fall hinausgehende Bedeutung.