Dynamik instabiler Strömungen

Grundlagen 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 2023/24 statt.

Die Veranstaltung wird größtenteils in Präsenz abgehalten.

Die erste Vorlesung findet am 17.10.23 um 8:30 in M123 statt. Die erste Übung findet am 20.10.23 um 12:15 Uhr in H0111 statt.

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

Vorlesung

Freitag, um 12:15 Uhr in H0111

 

Übung

Dienstags, 8:30 Uhr in M123

Leistungspunkte

6 LP (4 SWS)

Voraussetzungen

Obligatorische Voraussetzungen

Keine

Wünschenswerte Voraussetzungen

  • Strömungslehre
  • Grundlegende Kenntnisse in Matlab

Ansprechpartner

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.