Über die Grenzen des stationären Flüssigkeitstransportes in offenen Kapillarkanälen (PDF)

Das Buch über die Grenzen des stationären Flüssigkeitstransportes in offenen Kapillarkanälen von Uwe Rosendahl befasst sich mit erzwungenen Flüssigkeitsströmungen in gleichförmigen Kanälen unter kompensierter Gravitation. Im Mittelpunkt des Interesses stehen die Ursachen, die zur Beschränkung des stationären Flüssigkeitstransportes und dadurch zur Instabilität der Strömung führen. Das Strömungsproblem wird sowohl theoretisch als auch experimentell an einem Kanal aus parallelen Platten untersucht.

Die theoretische Beschreibung der Strömung erfolgt mittels eines eindimensionalen mathematischen Modells, das die vollständige Modellierung des irreversiblen Druckverlustes und der Flüssigkeitsoberflächen umfasst. Die Modellgleichungen werden numerisch gelöst und liefern die fundamentalen Strömungsgrössen, anhand derer sich die Strömung klassifizieren lässt. Im Verhalten der Kapillarströmung zeigen sich prinzipielle Ähnlichkeiten zu Strömungen in kompressiblen Gasen oder offenen Gerinneströmungen. Insbesondere kann der Autor nachweisen, dass die Grenzen des Flüssigkeitstransportes unter bestimmten Bedingungen durch einen Choking-Effekt, wie er aus der Gasdynamik bekannt ist, verursacht wird.

Die Verifikation des theoretischen Modells basiert auf experimentellen Ergebnissen, die vom Autor am Fallturm Bremen und mittels einer Höhenforschungsrakete (TEXUS) gewonnen wurden. Sie decken einen vergleichsweise grossen Bereich der relevanten Kennzahlen ab und geben Aufschluss über die unterschiedlichen Erscheinungsformen und das Verhalten der Strömung. Insbesondere bestätigen sie den Choking-Effekt als Ursache für das Auftreten der Strömungsinstabilität.

Das Buch ist ein Beitrag zur Grundlagenforschung auf dem Gebiet der kapillardominierten Strömungen und trägt durch seine neuartigen Erkenntnisse wesentlich zum allgemeinen Verständnis offener Kapillarströmungen bei.