Advanced Fluid Mechanics

Worum geht's

Du erhältst eine vertiefte Einführung in die Kontinuumsbeschreibung von Fluiden, die Herleitung und Anwendung von Bilanz- und Bewegungsgleichungen sowie analytische Lösungen der Navier–Stokes-Gleichungen. Am Ende kannst du Grenzschichtphänomene (laminar und turbulent), Strömungsinstabilitäten sowie grundlegende Aspekte turbulenter Strömungen und Transportprozesse (Advektion/Diffusion) erklären und auf einfache technische Probleme anwenden.

Was du danach kannst

• Kontinuums-Konzept in der Fluidmechanik erklären
• Aufbau und Bedeutung turbulenter Grenzschichten verstehen
• Theorie laminarer und Temperatur-Grenzschichten beherrschen
• Mathematische Konzepte auf strömungsmechanische Fragestellungen anwenden
• Bilanz- und Bewegungsgleichungen erfassen und verwenden
• Navier–Stokes-Gleichungen für inkompressible Fluide anwenden
• Wandgesetz für turbulente Grenzschichten auf Strömungsfälle anwenden
• Randbedingungen für Impuls- und Massentransport angeben und nutzen
• Strömungsfelder mit Stromlinien/Pfadlinien/Streichlinien charakterisieren
• Deformations- und Rotationstensor zur Beschreibung von Strömungen nutzen
• Transportphänomene in turbulenten Strömungen (Advektion/Diffusion) charakterisieren
• Ähnlichkeitskennzahlen für gegebene Systeme bestimmen
• charakteristische Zeitkonstanten in einfachen fluidmechanischen Systemen bestimmen
• Kräfte, Drücke oder Geschwindigkeiten an der Berandung eines durchströmten Volumens abschätzen
• Eigenschaften turbulenter Strömungen diskutieren
• Arten von Strömungsinstabilitäten und die laminar–turbulente Transition unterscheiden

Aus was das Modul besteht

• VorlesungZentrale Vermittlung der Inhalte; Herleitungen an der Tafel, ergänzt durch Präsentationen und Beispiele

Lehrmethode

• Tafelanschrieb und Herleitungenzur schrittweisen Ableitung und mathematischen Fundierung der Inhalte
• Computerpräsentationenzur Visualisierung und Ergänzung der Herleitungen
• Diskussionen und Beispielezur Einordnung und Anwendung der hergeleiteten Zusammenhänge
• Freiwillige Hausarbeitenzur selbständigen Anwendung des Gelernten auf kleinere Probleme und zur Lernerfolgskontrolle
• Freiwilliges Seminar (90 min.)gemeinsames Lösen von Aufgabenblättern und Vertiefung der Vorlesungsinhalte unter Moderation