Definition

Statischer und dynamischer Druck in Fluiden

Die physikalischen Gesetze der Strömungslehre gelten für beide Aggregatzustände, also wenn sich Fluide in Ruhelage befinden und wenn sie strömen. Hier werden der statische Druck und der dynamische Druck unterschieden.

Wie verhalten sich statischer und dynamischer Druck?

Wenn sich Fluide in Ruhelage befinden, d. h., wenn keine Strömung stattfindet, wirkt in ihnen nur der statische Druck (p stat) und zwar gleichmäßig in alle Richtungen.

Sobald das Medium strömt, z. B. in Rohrleitungen, gestalten sich die Verhältnisse etwas komplizierter. Die Bewegungsenergie vergrößert die Kraftwirkung in Fließrichtung. Trifft diese Kraft auf einen Körper, der sich in der Strömung befindet, wirkt ein Druck auf dessen Oberfläche: Man spricht vom dynamischen Druck (pdyn), auch Staudruck genannt. Dieser errechnet sich aus Dichte ρ und Geschwindigkeit v des Mediums:

Senkrecht zur Strömung ist jedoch keine zusätzliche Kraft festzustellen. Hier wirkt nur der statische Druck. Die Summe beider Drücke wird als Gesamtdruck (pges) bezeichnet

Für welche Anwendungen sind diese Drücke relevant?

Für die meisten Druckmessungen ist der statische Druck relevant. Die Ausnahme bilden Messungen der Strömungs­geschwindigkeit, welche über den Staudruck berechnet wird. Anwendungs­beispiele sind Geschwindigkeit­smessungen bei Flugzeugen oder die Erfassung der Wind­geschwindigkeit an Windkraftanlagen. In beiden Fällen kommt das Prandtl’sche Staurohr zum Einsatz, bei dem der statische Druck dem Gesamtdruck entgegenwirkt, wodurch der reine Staudruck zur Anzeige gebracht wird.

Abb. 1 Druckmessung in strömenden Fluiden

(1) Drucksonde zur Messung des statischen Drucks
(2) Pitot-Rohr zur Messung des Gesamtdrucks
(3) Prandtl’sches Staurohr zur Messung des dynamischen Drucks (Staudrucks)