Dynamik instabiler Strömungen

Grundlage turbulenter Strömungen

Fast jede Strömung in Natur und Technik ist turbulent. Die Vermessung, Berechnung und Modellierung turbulenter Strömungen ist jedoch äußerst anspruchsvoll und immer noch Gegenstand von Forschung und Entwicklung.  In technischen Anwendungen spielt Turbulenz eine äußerst wichtige Rolle. Sie ist u.a. verantwortlich für hohe Reibungsverluste, Vibrationen und Lärmentstehung. Doch auch positive Effekte lassen sich mittels Turbulenz erzielen, wie zum Beispiel die Verzögerung von Strömungsablösung oder die Verbesserung von Mischungsprozessen.

In dieser Lehrveranstaltung werden wir turbulente Strömungen phänomenologisch einführen und aktuelle Analyse- und Modellierungswerkzeuge vorstellen. Durch interaktive Messübungen im Windkanal werden die erlernten Methoden angewandt und die Eigenschaften turbulenter Strömungen weiter vertieft. Die grundlegenden Mechanismen werden dabei stets auf technisch relevante Strömungen wie z.B. am Flügel, um Fahrzeuge oder in Turbomaschinen bezogen.

Diese Veranstaltung findet im Wintersemester statt.

Diese Veranstaltung findet im Online-Format statt. Während des Semesters werden die Inhalte von Vorlesung als Lehrvideos auf ISIS bereitgestellt. Die erste Vorlesung findet als Live-Zoom-Event am Mittwoch den 04.11.20 um 12:15 statt. Zusätzlich wird es einmal wöchentlich eine Live-Zoom-Übung (ab Mittwoch 11.11.20 um 12:15 Uhr) geben. Weiterhin steht ein Forum, das für Fragen und Austausch rund um die Lerninhalte zur Verfügung. Für laufend aktuelle Informationen bitte in den dazugehörigen ISIS-Kurs einschreiben!

 

Inhalt

Vorlesung

  • Was ist Turbulenz? Wie entsteht sie?
  • Grundgleichungen turbulenter Strömungen
  • Statistische Methoden der Turbulenz (Korrelation und Spektrum)
  • Theorie der Turbulenz (Energiekaskade, Lokalisotropie)
  • Turbulenzmodellierung (RANS, LES, DNS)
  • Beispiele für Scherströmungen

Übung

  • Vorlesungsbegleitung durch Beispiele, Rechnungen und Herleitungen
  • Methodenvertiefung (Korrelation, Fouriertransformation)
  • Messübung (Versuch, Auswertung, Dokumentation)
  • Hausaufgaben (Messdatenauswertung, Rechenübungen)
  • Institutseigenes Wiki (Nutzen und Erstellen von Inhalten) 

Zeit und Ort der Veranstaltung

Leistungspunkte

6 LP (4 SWS)

Voraussetzungen

Obligatorische Voraussetzungen

Keine

Wünschenswerte Voraussetzungen

  • Strömungslehre
  • Grundlagen turbulenter Strömungen
  • Grundlegende Kenntnisse in Matlab

Needs to be adjusted

Ansprechpartner

Übung

Dipl.-Ing. Sirko Bartholomay

Hinweise

Organisatorische Hinweise

Sämtliche Lehrmaterialien aus Vorlesung und Übung werden auf ISIS bereitgestellt. Alle Teilnehmer der Veranstaltung sollten dort registriert sein.

Das Modul schließt mit einer mündlichen Prüfung ab.

Das Modul ist Bestandteil folgender Modullisten:

  • Luft- und Raumfahrttechnik (Master of Science)
  • Maschinenbau (Master of Science)
  • Physikalische Ingenieurwissenschaft (Bachelor of Science)
  • Physikalische Ingenieurwissenschaft (Master of Science)
  • Technomathematik (Bachelor of Science)
  • Technomathematik (Master of Science)

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.