Höhere Strömungsmechanik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 6.0 vom 02.10.2019

11M1150

Advanced Fluid Dynamics

• Fahrzeugtechnik (Master) (M.Sc.)
• Entwicklung und Produktion (M.Sc.)
• Informatik - Verteilte und Mobile Anwendungen (M.Sc.)

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Strömungsvorgänge bestimmen in entscheidender Weise die Funktion und Wirtschaftlichkeit von Fahrzeugen (Außenaerodynamik, Innenraumklimatisierung, Motorkühlung, Antrieb). Lasergestützte Methoden haben die Genauigkeit der experimentellen Strömungsmechanik stark erhöht. Fortschritte in der Rechnertechnik und der numerischen Mathematik haben die Strömungssimulation zum Standardverfahren werden lassen. Moderne Verfahren der experimentellen und numerischen Strömungsmechanik werden vorgestellt und anhand von Beispielen, Rechnerübungen und Laborversuchen geübt.

Grundgleichungen der Strömungsmechanik in differentieller und diskreter Form.Grenzschicht, Turbulenz.Analytische Lösung für einfache Fälle.Diskretisierung im Raum und über der Zeit.Methoden zur Geometriedefinition und Netzgenerierung.Numerische Lösungsmethoden.Aufbau und Funktionsweise kommerzieller Programme zur Strömungssimulation.Bearbeitung von einfachen Beispielen verschiedener Geometrie, Fluideigenschaften und Randbedingungen mit kommerzieller Software.Strömungstechnisches Versuchswesen: Windkanäle.Strömungsmesstechnik: Optische Methoden.Durchführung von Laborversuchen.

Wissensverbreiterung
Die Studierenden erklären die dreidimensionalen Grundgleichungen und die Phänomene der Strömungsmechanik und beschreiben ihre Bedeutung für die Fahrzeugtechnik.
Wissensvertiefung
Die Studierenden erkennen, ob der Einsatz experimenteller oder numerischer Verfahren der Strömungsmechanik für ein bestimmtes Problem sinnvoller ist.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden nutzen numerische und experimentelle Daten bei der Fahrzeugentwicklung.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden präsentieren zu dem Fachgebiet vor unterschiedlichen Personenkreisen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden wenden die Strömungssimulation und die Strömungsmesstechnik bei der Fahrzeugentwicklung an.

Vorlesung, Übungen, Rechnerübungen, Laborversuche, Selbststudium, Hausarbeit

Fluidmechanik, Thermodynamik, CAD, Mathematik (Algebra, Vektorrechnung, Integral- und Differentialrechnung, Matrizenrechnung, Numerische Verfahren), Physik (Atomphysik, Optik, Wellenlehre), Messtechnik

Schmidt, Ralf-Gunther

Schmidt, Ralf-Gunther

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[1] von Böckh, P.; Saumweber, C.: Fluidmechanik. Springer Vieweg Verlag.[2] Bohl, W.; Elmendorf, W.: Technische Strömungslehre. Vogel Verlag.[3] Böswirth, L.; Bschorer, S.: Technische Strömungslehre. Springer Vieweg Verlag.[4] Kalide, W.: Einführung in die Strömungslehre. Hanser Verlag.[5] Korschelt, D.; Lackmann, J.: Lehr- und Übungsbuch Strömungsmechanik. Fachbuchverlag Leipzig.[6] Kümmel, W.: Technische Strömungsmechanik. Teubner Verlag.[7] Merker, G. P.; Baumgarten, C.: Fluid- und Wärmetransport, Strömungslehre. Teubner Verlag.[8] Schade, H.; Kunz, E.; Kameier, F.; Paschereit, C.O.: Strömungslehre. De Gruyter Verlag.[9] Sigloch, H.: Technische Fluidmechanik. Springer Vieweg Verlag.[10] Surek, D.; Stempin, S.: Technische Strömungsmechanik. Springer Vieweg Verlag.[11] Durst, F.: Grundlagen der Strömungsmechanik. Springer Verlag.[12] Herwig, H.; Schmandt, B.: Strömungsmechanik. Springer Vieweg Verlag.[13] Kuhlmann, H. C.: Strömungsmechanik. Pearson Studium.[14] Oertel, H.; Böhle, M.; Reviol, T.: Strömungsmechanik. Springer Vieweg Verlag.[15] Oertel, H.: Prandtl – Führer durch die Strömungslehre. Vieweg Teubner Verlag.[16] Siekmann, H. E.: Strömungslehre. Springer Verlag.[17] Siekmann, H. E.: Strömungslehre für den Maschinenbau. Springer Verlag.[18] Spurk, J. H.; Aksel, N.: Strömungslehre. Springer Verlag.[19] Zierep, J.; Bühler, K.: Grundzüge der Strömungslehre. Springer Vieweg Verlag.[20] Oertel, H.; Böhle, M., Reviol, T.: Übungsbuch Strömungsmechanik. Springer Vieweg Verlag.[21] Krause, E.: Strömungslehre, Gasdynamik und Aerodynamisches Laboratorium. Teubner Verlag.[22] Durst, F.: Numerische Methoden zur Berechnung von Strömungs- und Wärmeübertragungsproblemen. Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Universität Erlangen-Nürnberg 2004.[23] Ferziger, J.H.; Perić, M.: Numerische Strömungsmechanik. Springer Verlag.[24] Griebel, M.; Dornseifer, T.; Neunhoeffer, T.: Numerische Simulation in der Strömungsmechanik. Vieweg Verlag.[25] Lecheler, S.: Numerische Strömungsberechnung, Springer Vieweg Verlag.[26] Oertel, H.; Laurien, E.: Numerische Strömungsmechanik. Springer Vieweg Verlag.[27] Steinbuch, R.: Simulation im konstruktiven Maschinenbau. Fachbuchverlag Leipzig.[28] Böhme, G.: Strömungsmechanik nichtnewtonscher Fluide. Teubner Verlag.[29] Durst, F.: Grundlagen der Turbulenzmodellierung. Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Universität Erlangen-Nürnberg 2001.[30] Durst, F.: Strömungsinduzierter Lärm, theoretische und experimentelle Grundlagen und deren Anwendung für Problemlösungen. Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Universität Erlangen-Nürnberg 2006.[31] Fluent Inc.: Einführungskurs FLUENT. Fluent Deutschland GmbH.[32] Fröhlich, J.: Large Eddy Simulation turbulenter Strömungen. Teubner Verlag.[33] Herwig, H.; Moschallski, A.: Wärmeübertragung. Vieweg Teubner Verlag.[34] Hucho, W.-H.: Aerodynamik der stumpfen Körper. Vieweg Verlag.[35] Polifke, W.; Kopitz, J.: Wärmeübertragung. Pearson Studium.[36] Schlichting, K.; Gersten, K.: Grenzschicht-Theorie. Springer Verlag.[37] Schütz, T.: Fahrzeugaerodynamik. Springer Vieweg Verlag.[38] Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik, Band 1 und 2. Springer Verlag.[39] Hermann, M.: Numerische Mathematik. Oldenbourg Verlag.[40] Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Band 2. Vieweg Verlag.[41] Schäfer, M.: Numerik im Maschinenbau. Springer Verlag

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

Kenntnis der mathematischen Modelle der Strömungsmechanik und der Methoden bei der numerischen Lösung von Problemen in der Strömungsmechanik, Kenntnisse des Aufbaus und der Funktionsweise dafür benutzter Programme. Fertigkeiten zur Bearbeitung von einfachen Aufgaben mit professioneller Software.

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch