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Stromlinienförmig entlang eines Autos. Hinter das Auto treten Turbulenz und Veröffentlichung nach oben, so dass die Stromlinien stark gekrümmt sind

EIN rationalisieren (rationalisieren) ist ein Konzept aus dem Aerodynamik und Hydraulik. Es ist ein Feldlinie in einer strömenden Flüssigkeit oder einem strömenden Gas, wo die Tangente an jedem Punkt mit dem Geschwindigkeitsvektor zusammenfällt. Ist die Strömung nicht konstant, kann nach dem Strömungsweg unterschieden werden (Pfadlinie) — der Weg eines einzelnen Flüssigkeitsteilchens — und die Strichlinie — die Linie von Teilchen gleichen Ursprungs. Umgekehrt werden Stromlinien auch um ein sich bewegendes Objekt in einem Gas oder einer Flüssigkeit definiert.

Die Krümmung einer Stromlinie hängt von der Druckgefälle senkrecht zur Stromlinie.

Stromlinien können in einer stationären Strömung wie folgt visualisiert werden:

1. Durch Gießen eines dünnen Tinten- oder Farbstrahls in eine fließende Flüssigkeit. Die Tinte bewegt sich mit der Flüssigkeit.
2. Durch Einblasen von Rauch in ein strömendes Gas. Der Rauch bewegt sich mit der Flüssigkeit.
3. Durch Anbringen von Drähten an verschiedenen Stellen des fahrenden Fahrzeugs. Die Drähte bewegen sich in Richtung der lokalen Geschwindigkeit.

Wird eine dieser Techniken in einer instationären Strömung eingesetzt, wird der Weg der einzelnen strömenden Partikel visualisiert. Die erwähnten Drähte stehen nicht still, sondern bewegen sich.

Eigenschaften

• Stromlinien dürfen keinen Knick haben und sich auch nicht schneiden, da dies dazu führen würde, dass in einem Punkt gleichzeitig zwei unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen. Das ist nicht möglich.
• In einem Bereich, in dem sich die Stromlinien nähern, tritt eine Beschleunigung auf. Dies gilt nur im Unterschallbereich.
• In einem Bereich, in dem die Stromlinien divergieren, tritt eine Verzögerung im Unterschallbereich auf. Bei Überschallströmung ist dies umgekehrt.
• Bei einer Krümmung der Stromlinien nimmt der Druck in Fliehkraftrichtung zu.
• Sind die Stromlinien geradlinig und parallel zueinander, ist der Druck senkrecht zu den Stromlinien konstant.

Berechnung

Angenommen das folgende 3-dimensionale Geschwindigkeitsfeld, wobei der Geschwindigkeitsvektor u eine Funktion von Ort (x) und Zeit (t) ist:

${displaystyle {unterstreichen {u}}({unterstreichen {x}},t)={ egin{pmatrix}u/v/wend{pmatrix}}}$

mit dem Ortsvektor x:

${displaystyle {unterstreichen {x}}={ egin{pmatrix}x/y/transmit{pmatrix}}}$

sind die Stromlinien, die Kurven sind, die an jedem Punkt tangential zum momentanen Geschwindigkeitsvektor sind. Dann gilt das externes Produkt zwischen u und dx gleich Null:

${displaystyle mathrm {d} {unterstreichen {x}} imes {unterstreichen {u}}äquiv. 0}$

In parametrischer Notation:

${displaystyle {mathrm {d} x über u} = {mathrm {d} y über v} = {mathrm {d} z über w}}$

Design

Stromlinien werden bei der Konstruktion schneller Fahrzeuge wie Flugzeuge, Autos und Züge berücksichtigt. Die Form ist so gemacht, dass so wenig wie möglich Luftwiderstand tritt ein.

In Zügen ist die so konstruierte Ausrüstung Optimieren Sie die Ausrüstung erwähnt. Die Züge in den USA mit dieser Form heißen Stromlinien.