Weber und die Weber-Zahl in der Hydraulik

Die Weber-Zahl stellt in der Hydraulik eine Größe dar, die kapillare Effekte erfasst. Dabei kann es sich um Tropfen, um den Abfluss in dünnen Röhrchen, um Wasser-Luft-Gemische oder um Wellen handeln. Einerseits wird ein kurzer Abriss über das Wesen der Weber-Zahl vorgestellt, um dabei zu erwähnen, dass der einmal gewählte Name nicht optimal ist. Andererseits werden vom Franzosen Savart beobachtete dünne Strahlen gezeigt, um seinen Namen in Erinnerung zu bringen. Anschließend werden dickere Strahlen beschrieben, bei denen sich andere Erscheinungen der Kapillarität manifestieren. Schließlich bespricht der Autor Strahlen im großtechnischen Maßstab, bei denen vier wesentliche Einflussparameter am komplexen Prozess teilnehmen, nämlich die Gravitation, Oberflächenspannung, Turbulenz und Viskosität. Neben den rein technischen Schwierigkeiten bei der Erforschung solcher Strahlen wird jedoch auf ihre Ästhetik hingewiesen, die sich auch im Alltag durchaus erkennen lässt.

Die Phänomene der Oberflächenspannung sind vielfältig und lassen sich beim täglichen Leben genauso beobachten wie in technischen Anlagen des Wasserbaus. Hydraulisch wird dieses Phänomen durch die Weber-Zahl beschrieben, in welcher neben der Oberflächenspannung auch die maßgebende Geschwindigkeit im Quadrat sowie eine Längsabmessung und die Fluiddichte linear erscheinen.

Vorerst wird festgehalten, dass Moritz Weber zwar diese Zahl definiert hat, dass er aber sonst nicht stark auf dem Gebiet geforscht hat. Alternativ wäre der Name von Felix Savart an seine Stelle zu setzen, darauf wird jedoch hier verzichtet. Anschließend wird ein Teil der Erkenntnisse von Savart anhand von Bildern diskutiert, welche dünne Wasserstrahlen in Luft zeigen. Anschließend werden dickere Strahlen vorgestellt, bei denen der Turbulenzeffekt jedoch klein bleibt. Schließlich kommt die Diskussion auf riesige Strahlen, wie sie großtechnisch auf Skisprüngen zur Energiedissipation angewendet werden. Die mathematische Beschreibung dieser Strahlen ist auch heute noch unvollständig, weshalb auf die hydraulische Modelltechnik zurückgegriffen wird. Mit diesen Hinweisen hofft der Autor, dem interessierten Leser die Schönheiten und Komplexität von der Fluiddynamik vor Augen zu führen.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 10 (Oktober 2020)
Seiten: 5
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Professor Dr. Willi H. Hager

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