Techniklexikon

Druckwelle

Akustik, eine in Gasen und Flüssigkeiten infolge plötzlicher einmaliger Druckänderung entstehende Welle, die mit der akustischen Erscheinung eines Knalles verbunden ist (Knallwelle). Ihre Fortpflanzungsgeschwindigkeit ist um so grösser, je grösser die Druckänderung ist, und geht bei sehr kleinen Druckänderungen in die Schallgeschwindigkeit über. In einer Druckwelle mit Druckerhöhung (Verdichtungswelle) nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit wegen der adiabatischen Temperaturerhöhung bereits innerhalb der Welle zu, so dass der nachfolgende Teil der Welle in den vorauslaufenden Teil hineinläuft und die Druckamplitude mit fortlaufender Welle ansteigt. Es entsteht ein sogenannter Verdichtungsstoss, und man spricht auch von Stoss- oder Schockwellen. Diesem Vorgang wirkt entgegen, dass die Wellenfront in der Regel gekrümmt ist und sich dadurch mit der Ausbreitung vergrössert, was eine Abnahme der Druckamplitude zur Folge hat. Stosswellen bilden sich vorzugsweise in Rohren und in der Nähe von Explosionen aus und sind z.B. bei der Berechnung von Schalldämpfern für Verbrennungsmotoren von Bedeutung.

In einer Verdünnungswelle nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb der Welle ab, so dass diese auch als ebene Welle zwangsläufig abklingt.

Wenn sich ein Körper schneller als mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit (z.B. mit Überschallgeschwindigkeit) bewegt, regt der Druckstau vor diesem Körper die sog. Kopfwelle (eine besondere Form der Druckwelle) an, die sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Körpers ausbreitet. Bei einem mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Flugzeug führt das zum sogenannten Überschallknall.

Die Berechnung von Ausbreitung, Reflexion und Überlagerung von Druckwellen ist Gegenstand der instationären Gasdynamik. (Stosswelle, Druckfortpflanzung)