Höhere Thermodynamik

Die Studierenden sollen die grundsätzlichen Mechanismen der Wärmeübertragung kennen lernen und die zugehörigen Gleichungen für überschlägige Berechnungen anwenden können.

Nach Abschluss der Lehrveranstaltung hat der Studierende folgende Kenntnisse und Fähigkeiten erworben:

- Er kennt die Bedeutung der dimensionslosen Kennzahlen der Wärmeübertragung

- Er weiß, welche grundlegenden konstruktiven Maßnahmen erforderlich sind, um Wärmeübergänge zu steigern/zu reduzieren

- Er kann eindimensionale Wärmeleitungsrechnungen mit und ohne Zeitabhängigkeit durchführen

- Er kann Wärmeübergangszahlen für unterschiedliche Arten der konvektiven Wärmeübertragung berechnen

- Er kann überschlägig Wärmeübertrager dimensionieren

- Er kann einfache Berechnungen des Wärmetransports durch Strahlung durchführen

Fluidmechanik

In der Vorlesung Fluidmechanik werden zunächst die grundlegenden Eigenschaften von Fluiden (=Oberbegriff für Flüssigkeiten und Gase) im Vergleich zu Festkörpern vorgestellt. Im Anschluss folgt eine Einführung in die Grundlagen der Hydrostatik. Breiten Raum nimmt im nächsten Kapitel die Stromfadentheorie ein, deren grundlegende Gleichungen hergeleitet und angewandt werden. Ebenfalls in diesem Abschnitt werden die wichtigsten Begriffe aus dem Gebiet der Gasdynamik erläutert. In den nächsten Kapiteln folgt der Impulssatz mit Anwendungen sowie der Drehimpulssatz mit Anwendungsbeispiel. Die beiden letzten Abschnitte beinhalten die wichtigsten Grundlagen zur Berechnung durchströmter Systeme (insbesondere Rohre mit unterschiedlichen Querschnitten) sowie umströmter Körper (insbesondere Tragflügel).

Wärme- und Stoffübertragung

Nach einer kurzen Einführung in die thermodynamischen Grundlagen der Wärmeübertragung werden zunächst die molekularen Transportprozesse (stationäre und instationäre Wärmeleitung, Stoffdiffusion) behandelt. Im dritten Abschnitt folgt eine Betrachtung der konvektiven Transportprozesse der Wärme- und Stoffübertragung, daran anschließend eine Darstellung der Grundlagen des konvektiven Wärmeübergangs mit Änderung des Aggregatzustandes (Verdampfung, Kondensation). Abschließend werden die Grundlagen des Wärmeübergangs durch Strahlung erläutert.

Höhere Fluidmechanik

In der Vorlesung "Höhere Fluidmechnik" wird ausgehend von der Herleitung der strömungsmechanischen Erhaltungsgleichungen zunächst die aus der Mittelung der Erhaltungsgleichungen resultierende Schließungsproblematik bei turbulenten Strömungen diskutiert. Es folgt eine kurz gehaltene Einführung in das Gebiet der Turbulenzmodellierung. Die anschließenden Kapitel beinhalten einerseits die Ähnlichkeitsmechanik (als Grundlage für die Planung von Experimenten) und andererseits eine Vorstellung der Methode der finiten Volumen (als Basis für das Verständnis numerischer Simulationsrechnungen). In den beiden letzten Kapiteln werden die Grundlagen der Gasdynamik erarbeitet und grundlegende Strömungsmesstechniken vorgestellt.