Direct-contact heat transfer to a spherical liquid/vapor two-phase bubble trailing a wake

The paper deals with the heat transfer causing evaporation of liquid drops in a medium of an immiscible, less volatile liquid. Each drop turns into a two-phase bubble, consisting of a growing vapor phase and a reducing liquid phase, which continues to buoy up in the medium. The bubble is modeled as a sphere in which the yet-to-be vaporized liquid spreads over the rear surface while the rest is occupied by the heat-insulating vapor phase. The rear surface to serve as the effective heat transfer area is assumed to be covered with an axisymmetric wake instead of a boundary layer flow. The quasi-steady, overall heat transfer through the wake in the medium and the layer of the yet-to-be vaporized liquid in the bubble is predicted and compared with relevant experimental results.Die Untersuchung befaßt sich mit der durch die Verdampfung von Flüssigkeitstropfen in einem aus unvermischbarer, flüchtiger Flüssigkeit bestehendem, Medium verursachten Wärmeübertragung. Aus jedem Tropfen entsteht eine Zweiphasenblase, bestehend aus einer wachsenden Dampfphase und einer abnehmenden Flüssigkeitsphase, die in das Medium aufsteigt. Die Blase wird anhand eines Kugelmodells betrachtet, an dem sich die noch nicht verdampfte Flüssigkeit über die Rückseite verteilt und die restliche Fläche mit der wärmeisolierenden Dampfphase behaftet ist. Es wird angenommen, daß sich an der Rückseite als wirksamer Wärmeübergangsbereich ein achsensymmetrischer Nachlauf bildet. Es werden die quasi-gleichförmige Wärmeübertragung durch den Nachlauf in das Medium und durch die Schicht Lage der nicht verdampften Flüssigkeit in der Blase mathematisch berechnet und mit relevanten Versuchsergebnissen verglichen.     

Beitrag zur Berechnung der hyperbolischen Paraboloidschale

Zusammenfassung Das hyperbolische Paraboloid z=c/a² x y wird nach der Membran-theorie für eine Reihe von Belastungen mit Hilfe einer Spannungsfunktion berechnet. Für die Grundrißprojektionen der Membrankräfte, bezogen auf die Einheit der Grundrißfläche, werden geschlossene Ausdrücke angeführt, aus denen die wahre Größe der Membrankräfte berechnet werden kann.Für Windlast wird der Neigungswinkel der Windrichtung gegen die Tangentialebene im allgemeinen Flächenpunkte angegeben und daraus die Belastung senkrecht zur Fläche festgestellt, welche, in die drei Achsenkomponenten zerlegt, die Schubkraft, und durch Differentiation und Integration die achsenparallelen Normalkräfte liefert.Ähnlich wird bei hydrostatischer und waagerechter Belastung vorgegangen; weiter wird eine Reihe senkrechter Belastungen behandelt (Keil-, Trapez-, Parabel- und windschiefe Belastung, sowie gleichförmige Belastung der Oberfläche und des Grundrisses). Auch wird die Berechnung der Schale mit erhöhten Giebeln gezeigt.     

Analysis of the behavior of a bubble in a viscous incompressible liquid by finite element method

Summary The finite element method is used for the analysis of the behavior of a nonspherical bubble in a viscous incompressible liquid under axial conditions. The finite element approximations of the Navier Stokes equations are formulated by taking velocity and pressure as unknown variables. The flow field is discretized by triangular elements, and the bubble surface is represented by isoparametric elements with curved sides. This numerical technique is applied to the simulation of an initially spherical vapor bubble collapsing near a plane solid wall. It is made clear that a jet formed on the bubble is decelerated by the effect of liquid viscosity.

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Übersicht Mit dem Verfahren der Finiten Elemente wird das Verhalten einer nichtkugelförmigen Blase in einer zähen inkompressiblen Flüssigkeit bei rotationssymmetrischen Bedingungen untersucht. Die Navier-Stokesschen Gleichungen werden mit der Methode der Finiten Elemente näherungsweise gelöst. Das Strömungsfeld um die Blase wird in kleine dreieckige Elemente zerlegt, wobei die Oberfläche der Blase durch isoparametrische Elemente mit gekrümmten Seiten ersetzt wird. Die numerischen Rechnungen werden für den Zusammenbruch einer Blase, die anfangs kugelförmig war, in der Nähe einer ebenen festen Wand durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, daß sich die Geschwindigkeit des in der Blase entstehenden Flüssigkeitsstrahls wegen des Einflusses der Zähigkeit vermindert.

     

Application of large elastic deformation theory to the calculation of liquid drop shapes of some polymers

Summary Considering the analogy of a liquid surface to a stretched membrane, the theory of large elastic deformations is used to calculate the deformed shapes of sessile and pendent liquid drops of some polymers. In particular, the liquid drops are treated as highly deformable liquid-filled membranes that follow a neo-Hookean constitutive equation. Since, with the advent of sophisticated pressure transducers, it is easier to measure pressure accurately than to determine the curvature of the liquid drop geometry, the problem is formulated in terms of the pressure prescribed at the tip of the liquid drop with a varying hydrostatic pressure. The governing equations consisting of a non-linear ordinary differential equation and aVolterra type integral equation are solved numerically on a digital computer.Based on the solution of the governing equations, a procedure to estimate the surface tension of a polymer from the shape factor versus pressure curves is illustrated. Also, by increasing the pressure and by balancing the vertical component of the surface tension against the weight of a pendent liquid drop the size of a drop separated from a liquid column is predicted.

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Zusammenfassung Mit Rücksicht auf die Analogie zwischen einer flüssigen Oberfläche und einer gespannten Membrane wird die Theorie der großen elastischen Deformationen angewendet, um die deformierte Gestalt von sitzenden und hängenden flüssigen Tropfen einiger Polymere zu kalkulieren. Im besonderen werden die flüssigen Tropfen als sehr deformierbare liquid gefüllte Membranen behandelt, die einer neo-Hookeschen konstitutiven Gleichung folgen. Das Problem ist so formuliert, daß der Druck an der Spitze eines flüssigen Tropfens als ein veränderlicher hydrostatischer Druck ausgedrückt wird, weil mit den neuen hochentwickelten Druckvermittlern es leichter ist, den Druck direkt zu messen, als die Krümmung eines flüssigen Tropfens von seiner Geometrie zu bestimmen. Die Gleichungen, von denen die Geometrie eines Tropfens bestimmt werden, bestehen aus einer nichtlinearen Differentialgleichung und einerVolterra-Integralgleichung. Diese Gleichungen werden mit Hilfe eines Computers gelöst.Aufgrund der Lösung dieser Gleichungen wird ein Verfahren entwickelt, das die Bestimmung der Oberflächenspannung eines Polymers von dem Formfaktor Gegendruckkurven ermöglicht. Die Größe eines von der flüssigen Säule getrennten Tropfens kann mit Hilfe von erhöhtem Druck durch Kräfteausgleich vorherbestimmt werden.

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This work is an extension of the work performed under the National Science Foundation Grant No. GK-4842.

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With 8 figures     

On a stress function method of a thermoelastic problem expressed in cylindrical coordinates in a multiply-connected region exhibiting temperature-dependent material properties

Summary This paper is concerned with the formulation of a plane thermoelastic problem in a multiplyconnected region exhibiting temperature-dependent material properties in terms of a stress function by deriving the integral conditions necessary for the assurance of the single-valuedness of the rotation and displacements, i.e., new Michell's conditions and the finite difference representation of the resulting fundamental equations.The method of solution for the thermoelastic problem in the multiply-connected region is applied to a transient plane-strain thermal stress problem in a hollow circular cylinder having temperature-dependent material properties subjected to an asymmetrical heating by a high-temperature fluid on the inner surface of the cylinder.

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Zur Methode der Spannungsfunktion bei thermoelastischen Problemen mit mehrfach zusammenhängendem Gebiet und temperaturabhängigen Materialeigenschaften

Übersicht In dieser Untersuchung wird ein thermoelastisches Problem mit mehrfach zusammenhängendem Gebiet und temperaturabhängigen Materialeigenschaften mit Hilfe einer Spannungsfunktion behandelt. Die Bedingungen für Eindeutigkeit von Rotation und Verschiebung werden hergeleitet. Die Grundgleichungen des Problems werden mit der Methode der finiten Differenzen gelöst.Als Anwendungsbeispiel wird ein hohler Kreiszylinder mit temperaturabhängigen Werkstoffeigenschaften betrachtet. Der Zylinder wird dabei durch eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur in seinem Innern einer symmetrischen Erwärmung unterworfen.

     

Characteristic roots of cylindrical shells based on an improved theory

Summary This paper is concerned with the roots of the characteristic equation in the theory of circular cylindrical shells which contains the effect of shear deformation. An analytical method for finding the characteristic roots is first presented for the Mirsky-Herrmann type theory with five variables. A simplified improved theory with three variables similar to the classical theory is then derived by introducing approximations in the constitutive equations of the Mirsky-Herrmann theory. It is easily understood that the neglect of shear effect in the simplified theory leads to the well known classical Flügge theory. The roots of characteristic equations for the simplified and Flügge theory are compared with those of the Mirsky-Herrmann theory for the eigenfunctions in the longitudinal and circumferential directions.

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Die Wurzeln der charakteristischen Gleichung von Kreiszylinderschalen bei Berücksichtigung von Schubsteifigkeit

Übersicht Eine analytische Methode, mit der die Wurzeln der charakteristischen Gleichung der Kreiszylinderschale unter Berücksichtigung des Einflusses von Schubverformung berechnet werden können, wird vorgeschlagen. Die Theorie von Mirsky-Herrmann mit fünf Unbekannten wird zuerst dargestellt, und ein System in einer reduzierten Form von Gleichungen mit drei Unbekannten, das die Schubverformung enthält und das der klassischen Flüggeschen Gleichung durch Vernachlässigung dieses Einflusses entspricht, wird dann eingeführt. Die Wurzeln der charakteristischen Gleichungen der reduzierten und der klassischen Flüggeschen Theorien werden mit den Ergebnissen der Mirsky-Herrmannsehen Gleichung für die Eigenfunktionen in Längsrichtung und Umfangsrichtung verglichen.

     

Grundlagen zur Theorie ringförmiger Tragflügel (frei umströmte Düsen)

Zusammenfassung Behandelt wird die Strömungsanalyse um einen beliebig geformten, drehsymmetrischen Ring (Düse) mit tragflügelartigem Querschnitt, der in einem ganz beliebig gestörten, aber bekannten Strömungsfeld arbeiten soll. Nach Einführung gewisser Vereinfachungen wird der Flügel durch eine Ringwirbelbelegung auf der Skelettlinic des Flügelquerschnitts ersetzt. Für diese ergibt sich eine ziemlich komplizierte, nicht lineare Integralgleichung erster Art mit elliptischen Integralen als Kern. Diese werden nach wachsenden Potenzen des reziproken Abstandes von der Belegung entwickelt, worin sich noch der Logarithmus eingliedert. Die Fintwicklung kann praktisch schon frühzeitig abgebrochen werden. Man erhält so eine Summe von leichter zu behandelnden Kernfunktionen, deren erste die des geraden Stabwirbels ist, während die folgenden nacheinander mit wachsender Krümmung des Rings Bedeutung gewinnen. Führt man sämtliche gegebenen Funktionen und die Belegung auf Fourierreihen zurück, so geht nach Auflösung einiger bestimmter Integrale die Integralgleichung über in ein elementar aufzulösendes System vonm Gleichungen mitm Unbekannten. Diese Gleichungen lassen sich in vielen Fällen sehr einfach behandeln. Das Beispiel einer Düse mit gerader Skelettlinie wird durchgerechnet. Es zeigt sich, da\ die bei einem Tragflügelring entstehende Zirkulation sehr viel grö\er sein kann als bei einem ebenen Tragflügel gleichen Querschnitts bei gleichen Verhältnissen. Die durch das Störungsfeld am Tragflügelring entstehenden Kräfte werden errechnet.     

Wärmeleitungsprobleme für Systeme mit beheizten Rohren und Hohlkugeln in einer unendlich ausgedehnten Umgebung

Zusammenfassung Es werden Gleichungen für die Temperaturverteilungen in einem unendlich ausgedehnten Medium mit beheiztem Hohlzylinder sowie mit beheizter Hohlkugel mitgeteilt. Im besonderen wird der Wärmefluü je Flächeneinheit berechnet, wenn eine bestimmte übertemperatur gegenüber dem gleichförmig vorausgesetzten Anfangszustand an der Wand des Hohlzylinders bzw. der Hohlkugel vorgegeben wird. Ferner wird die übertemperatur berechnet, wenn der Wärmefluü je Flächeneinheit an der Wand des Hohlzylinders bzw. der Hohlkugel vorgegeben wird. Für die beim Hohlzylinder auftretenden Integrale von Besselfunktionen werden Interpolationsformeln und graphische Darstellungen gegeben. Die Lösungen für die Hohlkugel werden in geschlossener Form erhalten.     

The effects of viscous dissipation on laminar heat transfer to power law Ruids in tubes

This work is concerned with laminar heat transfer in circular tubes to power law fluids with temperature-dependent rheological properties. Basic equations governing the problem under consideration are derived including effects of viscous dissipation but neglecting internal heat generation. The derived equations are solved numerically by means of finite-difference scheme and for the boundary conditions of constant wall temperature. The results are presented in form of graphs and compared to the computations carried out by other authors. A very good agreement is stated. The present work is intended to be an extension of the paper which has been recently published by Krishnan and Sastri [5].

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Der Einfluß viskoser Dissipation auf die Wärmeübertragung bei laminarer Rohrströmung von Ostwald-de Waele Flüssigkeiten

Zusammenfassung In dem vorliegenden Beitrag wird die Wärmeübertragung bei laminarer Rohrströmung von denjenigen nicht-Newtonschen Flüssigkeiten untersucht, die dem Potenzansatz nach Ostwald-de Waele gehorchen. Es werden Grundgleichungen für den zu behandelnden Vorgang hergeleitet, unter besonderer Berücksichtigung viskoser Dissipation sowie der Temperaturabhängigkeit rheologischer Parameter des strömenden Mediums. Der Einfluß innerer Wärmequellen wird hingegen vernachlässigt. Zur numerischen Lösung der hergeleiteten Differentialgleichungen wird die Methode der finiten Differenzen eingesetzt, unter der Voraussetzung, daß die Temperatur der Rohrwand unverändert bleibt (Randbedingungen erster Art). Die gewonnenen Ergebnisse wurden graphisch dargestellt sowie mit den von anderen Autoren erarbeiteten Resultaten verglichen. Es wurde dabei eine recht gute Übereinstimmung festgestellt. Der hier vorliegende Beitrag soll als eine Verallgemeinerung des Aufsatzes [5] gehalten werden, der neulich in dieser Zeitschrift von Krishnan und Sastri veröffentlicht wurde.

     

Messung von Stoffübergangskoeffizienten an dünnen verdunstenden Flüssigkeitsfilmen unter Einsatz der pyrometrischen Temperaturmeßtechnik

Zusammenfassung Werden in Lösungsmitteln suspendierte Feststoffe in Form dünner Schichten auf ebenen Oberflächen aufgetragen, so kann der verdunstende Massenstrom des Lösungsmittels im Fall bekannter Stoffübergangskoeffizienten berechnet werden. Da es sich auf der Gasseite in Oberflächennähe um einen nicht-äquimolaren Stofftransport der diffundierenden Komponenten handelt, ist es notwendig, die gasseitige Lösungsmittelkonzentration über der Oberfläche der trocknenden Suspension zu kennen. Hierfür muß die Oberflächentemperatur bekannt sein, um mit ihrer Hilfe aus der Oberflächenkonzentration des suspendierten Films die gasseitige Oberflächenkonzentration zu berechnen. Hierbei wird von thermodynamischem Gleichgewicht beiderseits der Filmoberfläche ausgegangen. Zum Messen der Oberflächentemperatur wurde ein pyrometrisches Verfahren entwickelt, welches es gestattet, die Oberflächentemperatur von dünnen Flüssigkeitsfilmen berührungslos und rückwirkungsfrei mit einer Genauigkeit von ±0.1 K im Bereich der Umgebungstemperatur zu messen.Die Messungen werden an ebenen, unbewegten und zu Beginn 1 mm dicken Flüssigkeitsfilmen durchgeführt. Als Flüssigkeiten werden die industriell häufig verwendeten, leichtflüchtigen Lösungsmittel Dichlormethan, Methylethanat und Ethanol eingesetzt. Der Stofftransportvorgang bleibt während der gesamten Verdunstungsdauer instationär. Trotzdem können die aus den Messungen ermittelten momentanen Stoffübergangskoeffizienten mit einer Genauigkeit von ±2,5% reproduzierbar gemessen werden.

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Measurement of masstransfer coefficients of thin evaporating liquid films

The evaporation of liquid films on horizontal plates not subject to movement and 1 mm in thickness are experimentally investigated. Dichloromethane and ethanol are used as evaporating liquids. The surface temperatures are measured in a non-contact way using pyrometry. The concentrations in the gaseous phase at the liquid surface are calculated from the thermodynamic equilibrium according to the surface temperature and the concentration in the liquid phase. The mass transfer coefficients are calculated from the liquid film mass change, the concentrations in the bulk of the gas flow and the equilibrium concentrations at the surface of the films. Even the flows of heat- and mass remain instationary, the transfer coefficients remain reproducible by less than 3%.

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Prof. Dr.-Ing. Franz Mayinger zum 60. Geburtstag gewidmet     

Biegung elliptischer und kreisförmiger Platten von veränderlicher Dicke bei hydrostatischer Belastung

Zusammenfassung Die Gleichung der elastischen Fläche der eingespannten elliptischen Platte und der eingespannten sowie der gelenkig gelagerten Kreisplatte gleicher Dicke für gleichmäßig verteilte Belastung wird dazu benutzt, die Beanspruchung solcher Platten bei hydrostatischer Belastung und veränderlicher Plattendicke zu ermitteln. Die Differentialgleichung wird für linear veränderliche Plattensteifigkeit in der Richtung des Druckgradienten streng erfüllt. Die Randbedingungen, werden ebenfalls streng befriedigt. Für dreieckförmige Belastung, die gerade bis zur Oberkante der Platte reicht, werden Zahlenbeispiele durchgerechnet. Für die Kreisplatte wird der Vergleich mit der Platte gleichbleibender Dicke gegeben. Dabei ergibt sich für die eingespannte Platte gleichbleibender Dicke ein Mehraufwand an Werkstoff von 8% gegenüber der Platte von veränderlicher Dicke, wenn die größten Spannungen in beiden Fällen dieselben sein sollen.     

Effect of thermo-physical properties on turbulent film boiling

Turbulent film boiling from a vertical surface is theoretically investigated considering the properties as functions of the temperature. The proposed analytical model is tested making use of the experimental data available in the literature for liquid nitrogen. It is observed that a satisfactory agreement is found between the theory and the experimental data. A new correlation for the prediction of heat transfer coefficients under film boiling conditions is presented.Das turbulente Filmsieden an einer senkrechten Fläche wird unter Berücksichtigung temperaturabhängiger Stoffwerte theoretisch untersucht. Eine Überprüfung des vorgeschlagenen analytischen Modells erfolgt mit Hilfe von in der Literatur greifbaren experimentellen Daten für flüssigen Stickstoff, wobei befriedigende Übereinstimmung zwischen Theorie und Versuchsdaten festgestellt werden konnte. Ferner wird eine neue Korrelationsbeziehung für die Vorausberechnung der Wärmeübergangskoeffizienten unter Filmsiedebedingungen angegeben.     

Über den geraden Knickstab mit begrenzter Durchbiegung

Zusammenfassung Die Untersuchung des durch ebene, starre Flächen in seiner Durchbiegung begrenzten geraden Knickstabes mit Hilfe der elementaren Biegetheorie führt auf eine interessante Durchschlagerscheinung. Unabhängig von der Art der Lagerung der Stabenden stützt sich nach Überschreitung der zugehörigen Eulerschen Knicklast der Stab an der Stelle seiner größten Durchbiegung gegen eine der Stützflächen ab. Die sich dabei ausbildende Stützkraft wächst mit zunehmender Stablast an, während sich gleichzeitig die Stabkrümmung an der Anlagestelle verringert.Erreicht die Stabkrümmung an der Anlagestelle die Krümmung der Stützfläche, dann bildet sich bei weiterer Steigerung der Stablast ein an der Stützfläche anliegendes, ungekrümmtes und daher momentenfreies Stabstück aus, an dessen Enden Einzelkräfte von der Stützfläche auf den Stab übertragen werden. Die Länge dieses Stabteiles wächst mit der Stablast solange an, bis diese die Größe der Eulerschen Knicklast des als an beiden Enden eingespannt anzusehenden geraden Stabteiles erreicht. Der nun einsetzende Knickvorgang des bis dahin an der Stützfläche anliegenden Stabteiles kann wegen der zunehmenden Knicklänge mit sich verringernder Stablast aufrecht erhalten werden. Bei unveränderter Stablast schlägt daher der mittlere Stabteil durch und kommt an der gegenüberliegenden Stützfläche zur Anlage.Bei weiterer Steigerung der Stablast kann der Stab immer als aus Teilstäben zusammengesetzt aufgefaßt werden, deren Lagerung den hier untersuchten drei Grundfällen entspricht. Es ist daher nicht zu erwarten, daß eine Weiterführung der Untersuchung noch zu grundsätzlich neuen Erkenntnissen führt.     

Die Temperaturkontrolle bei Hochdruckviskosimetern

Zusammenfassung Es wird eine Temperaturmeß-Vorrichtung beschrieben, mit der die Erwärmung der Meßflüssigkeit im Hochdruck-Strukturviskosimeter gemessen werden kann, und zwar getrennt als Erwärmung durch die adiabatisohe Kompression des Druckgases und durch die viskose Reibung in der Kapillare. An Hand von Messungen an Flüssigkeiten und Lösungen wird gezeigt, daß bei hohen Schubspannungen Erwärmungseffekte auftreten und berücksichtigt werden müssen.Nach einem Vortrag auf der gemeinsamen Tagung der Deutschen Rheologen-Vereinigung und der Deutschen Rheologischen Gesellschaft am 10./11. 4. 1961 in Bad Oeynhausen.     

Elastische Knickung gerader Stäbe von exponentiell veränderlichem Querschnitt unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes

Zusammenfassung Ausgehend von der Differentialgleichung für die Ausbiegung eines geraden Stabes bei veränderlichem Druck und veränderlichem Querschnitt, wird eine Lösung bei exponentiell veränderlichem Querschnitt mit Hilfe von Whittakerschen Funktionen für den Fall angegeben, daß der Querschnitt ein reguläres Vieleck ist und die Druckkraft durch das Eigengewicht allein hervorgerufen wird. Die Knickbedingung wird bei freiem oberem und eingespanntem unterem Ende aufgestellt und für gewisse Werte des Parameters k der Whittakerschen Funktion ausgewertet. Es wird ferner die Lösung der Differentialgleichung für. exponentiell veränderlichen Querschnitt angegeben, wenn der Querschnitt ein Rechteck ist, dessen kürzere Seite unveränderlich bleibt. Diese Lösung ist durch Zylinderfunktionen von imaginären Argument und Parameter gegeben, weshalb die zugehörige Knickbedingung erst nach der Berechnung der in Frage kommenden Funktionen ausgewertet werden kann.Die theoretischen Ergebnisse werden auf die Berechnung der größten erreichbaren Höhe von Bäumen angewandt.     

The loss of laminar flow stability in non-isothermal flow of plastic disperse systems through circular pipes

Summary Various methods for the evaluation of stability loss conditions for the flow of non-elastic non-Newtonian fluids in circular pipes are considered. Equations are derived for the calculation of stability parameter critical value for non-linear viscoplastic liquids based on the integral value of the kinetic energy of the flow. Computation results by both this method and local stability parameter method are compared with experimental data. The advantages of the first of these methods are shown for pseudo-plastic liquids with behaviour index below 0.5 and viscoplastic fluids with generalized Hedstrom number above 5 10⁴. Defined are stability parameters for non-isothermal flow of non-linear viscoplastic fluid obeying the Bulkley-Herschel equation with and without regard to motion energy dissipation. The effect of rheological properties dependence from temperature and heat flux direction on laminar flow stability is determined. The results of numerical calculations for different variants are presented.

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Zusammenfassung Es werden verschiedene Methoden zur Abschätzung des Stabilitätsverlustes (d. h. des Umschlagens von der laminaren in die turbulente Strömungsform) bei der Strömung nicht-elastischer nicht-newtonscher Flüssigkeiten in Kreisrohren betrachtet. Gleichungen zur Bestimmung der kritischen Werte des Stabilitätsparameters für nichtlinear-viskoplastische Flüssigkeiten werden abgeleitet, die auf der Größe der gesamten kinetischen Energie der Strömung basieren. Rechenergebnisse sowohl für diese Methode als auch die Methode der lokalen Stabilität werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Die Vorzüge der erstgenannten Methode werden für strukturviskose Flüssigkeiten mit einem Indexn unter 0,5 und für viskoplastische Flüssigkeiten mit einer Hedström-Zahl größer als 5 10⁴ aufgezeigt. Es werden weiter Stabilitätsparameter für nicht-isotherme Strömungen nichtlinearviskoplastischer Flüssigkeiten definiert, die der Bulkley-Herschel-Gleichung gehorchen, wobei die Energiedissipation sowohl berücksichtigt als auch vernachlässigt werden kann. Die Wirkung der Abhängigkeit der rheologischen Eigenschaften von der Temperatur und der Richtung des Wärmestroms auf die Stabilität der laminaren Strömung wird untersucht. Für eine Anzahl von verschiedenen Bedingungen werden numerisch berechnete Beispiele vorgestellt.

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With 8 figures and 1 table     

Zur Meßtechnik des Rankine-Viskosimeters für Gase

Zusammenfassung Zur Messung von Gasviskositäten in der Nähe des Atmosphärendruckes und im Temperaturbereich zwischen Zimmertemperatur und etwa 80 °C wird dasRankine-Verfahren gewählt. Im ersten Teil werden die Besonderheiten der zähen Kapillarströmung von Gasen im allgemeinen behandelt und anhand der Abmessungen und sonstigen Daten des Geräts die Größe der verschiedenen Korrekturterme betrachtet; die Korrektur infolge Bewegungsenergie mit Nachbeschleunigung, die Gleitungskorrektur und der Wärmehaushalt in der Kapillaren, bei dem auf die Beziehungen zur Thermodynamik desGay-Lussac-Versuchs hingewiesen wird. Die Gleitung stellt den größten Korrekturbetrag, die anderen sind durch geeignete Abmessungen des Geräts wesentlich unter die Meßfehlergrenze zu drücken. Im zweiten Teil werden die Besonderheiten der kompressiblen Strömung imRankine-Viskosimeter untersucht. Durch experimentelle Maßnahmen (Justierung auf Volumensymmetrie) läßt sich erreichen, daß der Kompressionsanteil der Tropfengeschwindigkeit die Transpirationsgleichung so modifiziert, daß formal zwischen den Observablen dasHageny-Poiseuillesche Gesetz für inkompressible Flüssigkeiten zu gelten scheint. Die quantitativen Beziehungen werden experimentell belegt und zur Verwendung von Justieraufgaben bereitgestellt. Im dritten Teil wird über eine neue Bauform des Geräts und eine einfachere Methode zur Korrektur der Oberflächenspannungseinflüsse am Quecksilbertropfen, ihre experimentelle Nachprüfung und über das Justierverfahren berichtet. Diese Neuerungen bezwecken eine rationelle Handhabung vonRankine-Viskosimetern.In gekürzter Fassung vorgetragen auf der Rheologen-Tagung vom 11. bis 13. Mai 1964 in Berlin-Dahlem.     

Über die dynamische Stabilität des Hubschraubers mit angelenkten Flügeln

Zusammenfassung Für den Hubschrauber mit angelenkten Flügeln wird die dynamische Stabilität bei kleinen Störbewegungen aus der Fluglage des Schwebens am Ort untersucht. Bei einem solchen Hubschrauber ist Stabilität praktisch kaum erreichbar, doch lassen sich Maßnahmen angeben, durch welche die Schwingungszeit der selbsterregten Schwingungen des Flugzeuges verlängert und ihre Anfachung verringert wird, so daß dann annähernd Indifferenz vorliegt. Im Gegensatz zu Schrauben mit starr an die Rotorwelle angeschlossenen Flügeln addieren sich die Wirkungen der Kreiselkräfte zweier Schrauben auch bei Gegenläufigkeit der Schrauben und erzeugen bei Drehbewegungen des Flugzeuges eine lineare Dämpfung, die ausschlaggebend für die Stabilitäts- und Steuereigenschaften des Hubschraubers ist. Daß auch bei fehlender Stabilität eine gesteuerte Stabilisierung eines Hubschraubers mit angelenkten Blättern möglich ist, zeigen die erfolgreichen Flüge verschiedener Hubschrauber, vor allem die bekannten Flüge des Fockeschen Hubschraubermusters FW 61.Die vorstehende Arbeit ist eine Mitteilung der Anton Flettner G. m. b. H. Flugzeugbau in Berlin-Johannisthal.     

Zum Einfluß der Kompressibilität des Fluides bei sphärisch schwingenden Gasblasen in Flüssigkeiten

Übersicht Die von Herring und Trilling hergeleitete Differentialgleichung zur Beschreibung der Radialbewegung einer pulsierenden Gasblase in einer Flüssigkeit unter Berücksichtigung der Kompressibilität des Fluides wird ergänzt und numerisch gelöst. Die Ergebnisse werden mit dem bekannten RPNNP-Blasen-Modell, welches die Flüssigkeit als inkompressibel voraussetzt, verglichen. Die eigenen Rechnungen zeigen sehr gute Übereinstimmung mit den Experimenten von Lauterborn und Ebeling. Es zeigt sich, daß auch bei kleinen Radialgeschwindigkeiten der Blasenwand die Kompressibilität der Flüssigkeit eine wichtige Rolle spielt. Die Kollapszeit wird von beiden Modellen gut wiedergegeben.

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Summary The differential equation of the radial motion of a pulsating gas bubble in a liquid including the fluid compressibility given by Herring and Trilling is completed and solved numerically. The results are compared with the known incompressible RPNNP-bubble model. The own calculations are in a very good agreement with the experiments by Lauterborn and Ebeling. It shows that the fluid compressibility is very important at small radial velocities of the bubble wall, too. The time of collapse is good represented by both models

     

The free surface on a liquid between cylinders rotating at different speeds. Part III

Summary This paper is a further contribution to our work on the Weissenberg effect. One goal of our work is to show how the free-surface deformations on a viscoelastic fluid which is sheared between two concentric rotating cylinders can be used to determine rheological data about the fluid. In this paper we report the results of an experimental program in which free surface shapes have been measured on three viscoelastic fluids undergoing shearing in an apparatus consisting of a stationary outer cylinder and four interchangeable rotating inner cylinders. Experimentally-measured profiles are compared with profiles predicted from second-order theory, and found to be in excellent agreement for STP and TLA-227 in the range of applicability of the second-order theory, but there is some disagreement in the results for a 2% solution of polyacrylamide in 49% water –49% glycerin.

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Zusammenfassung Diese Arbeit stellt einen weiteren Beitrag zu unseren Untersuchungen über den Weissenberg-Effekt dar. Ein Ziel dieser Untersuchungen ist es zu zeigen, wie die Deformation der freien Oberfläche einer zwischen zwei konzentrischen Zylindern gescherten viskoelastischen Flüssigkeit dazu verwendet werden kann, rheologische Kenngrößen der Flüssigkeit zu gewinnen. In dieser Arbeit wird über die Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung berichtet, in der die Gestalt der freien Oberfläche bei drei viskoelastischen Flüssigkeiten gemessen wurde, die in einem Apparat geschert wurden, der aus einem stationären Außenzylinder und vier auswechselbaren rotierenden Innenzylindern bestand. Die experimentell bestimmten Profile werden mit solchen verglichen, die aufgrund einer Theorie zweiter Ordnung vorausgesagt worden sind. Man findet im Bereich der Anwendbarkeit dieser Theorie für STP und TLA-227 eine ausgezeichnete Übereinstimmung, wohingegen die Ergebnisse bei einer 2%igen Polyacrylamid-Lösung in einer 1:1-Wasser-Glycerin-Mischung gewisse Diskrepanzen aufweisen.

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With 12 figures and 1 table