MA10 – Strömungsmechanik

Modul
Strömungsmechanik
Fluid Mechanics
Modulnummer
[MA10]
Version: 1
Fakultät
Maschinenbau
Niveau
Diplom
Dauer
2 Semester
Turnus
2 Semester, Start Sommersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr.-Ing. Tobias Kempe
tobias.kempe(at)htw-dresden.de
Dozent/-in(nen)

Prof. Dr.-Ing. Tobias Kempe
tobias.kempe(at)htw-dresden.de
Lehrsprache(n)

Deutsch
in "Strömungslehre 1"

Deutsch
in "Strömungslehre 2"

Deutsch
in "Aerodynamik"
ECTS-Credits

7.00 Credits
2.50 Credits in "Strömungslehre 1"
2.50 Credits in "Strömungslehre 2"
2.00 Credits in "Aerodynamik"
Workload

210 Stunden
75 Stunden in "Strömungslehre 1"
75 Stunden in "Strömungslehre 2"
60 Stunden in "Aerodynamik"
Lehrveranstaltungen

10.00 SWS (6.00 SWS Vorlesung | 3.00 SWS Übung | 1.00 SWS Praktikum)
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in "Strömungslehre 1"
4.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung | 1.00 SWS Praktikum) in "Strömungslehre 2"
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in "Aerodynamik"
Selbststudienzeit

60.00 Stunden
98.00 Stunden Selbststudium - Strömungslehre 1
15.00 Stunden in "Strömungslehre 2"
15.00 Stunden in "Aerodynamik"
Prüfungsvorleistung(en)
Keine
Prüfungsleistung(en)

Schriftliche Prüfungsleistung
Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 33.33% | nicht kompensierbar
in "Strömungslehre 1"

Schriftliche Prüfungsleistung
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 120 min | Wichtung: 66.67% | nicht kompensierbar
in "Strömungslehre 2"
Lehrform
Strömungslehre 1:
  • Vorlesung
  • Seminar/Übung
Strömungslehre 2:
  • Vorlesung
  • Übung
  • Praktika
Aerodynamik:
  • Vorlesung
  • Seminar/Übung
Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung
Strömungslehre 1:
  • Eigenschaften der Fluide
  • Statik der Fluide
  • Grundgleichungen bewegter Fluide
  • Kontinuitätsgleichung
  • Eulergleichung
  • Bernoulligleichung
  • Impulssatz
  • Strömungsmesstechnik
  • Rohrströmung mit Reibung
  • Körperumströmung
  • Gasdynamik
  • Allgemeine reibungsbehaftete Strömungen
  • Praktikum Strömungslehre
  • Rohrreibung
  • Bernoulli-Gleichung
  • Geschwindigkeitsprofile
  • Mittlere Geschwindigkeit
  • Raumströmung
Strömungslehre 2:
  • Potentialströmungen

- Ebene, inkompressible Potentialströmungen
- Spezielle Potentialströmungen, Quelle, Senke, Potentialwirbel, Dipol
- Singularitätenverfahren
- Darstellung umströmter Körper
- Tragflügeltheorie

  • Grenzschichten

- Navier-Stokes-Gleichungen
- Grenzschichtgleichung nach Prandtl
- Laminare Grenzschichten
- Turbulente Grenzschichten
- Das logarithmische Wandgesetz
- Grenzschichtbeeinflussung

Aerodynamik:
  • Grundlagen der Gasdynamik

- Bernoulligleichung der Gasdynamik
- Schallgeschwindigkeit und Machzahl

  • Zustandsänderungen mit Entropiezuwachs

- Gasströmungen in Rohren
- Senkrechter und schräger Verdichtungsstoß

  • Experimentelle Methoden der Gasdynamik

- Flachwasseranalogie
- Optische Messverfahren

  • Instationäre Fadenströmung

- Ausbreitung eines Drucksprunges im Rohr
- Instationäre Verdichtungsstöße

  • Fahrzeugaerodynamik

- Luftkräfte und -momente
- Strömung an der Oberfläche
- Windgeräusche
- Fahrleistungen und Verbrauch

  • Bauwerksaerodynamik

- Kräfte und Momente bei statischer Windlast
- Dynamische Beanspruchung
- Windschäden
Qualifikationsziele
Strömungslehre 1:

Der Studierende soll

  • einfache Strömungsvorgänge interpretieren und bewerten können,
  • zur Auswahl und dem Einsatz geeigneter Strömungsmesstechnik in der Lage sein,
  • die Durchführung einfacher Strömungsberechnungen mit Kontinuitäts-, Bernoulli- und Impulsgleichung, sowie stationärer Rohrströmungen mit Reibung und gasdynamischer Strömungen beherrschen,
  • im Praktikum den Einsatz verschiedener Mess- und Darstellungsmethoden für Strömungen kennen lernen,
  • die Ableitung einfacher Strömungskonfigurationen aus den Navier-Stokes-Gleichungen, durch Anwendung geeigneter Randbedingungen, beherrschen. 
Strömungslehre 2:

Der Studierende soll

  • die Methoden der Potentialtheorie zu beherrschen,
  • insbesondere das Singularitätenverfahren auf einfache Überlagerungen anwenden können,
  • Berechnungen laminarer und turbulenter Grenzschichtparameter durchführen können,
  • geeignete Methoden zur Beeinflussung von Grenzschichten auswählen können.
Aerodynamik:

Der Studierende soll

  • kompressible Strömungsvorgänge interpretieren und bewerten können,
  • die Durchführung einfacher Strömungsberechnungen mit Kontinuitäts- und Bernoulligleichung der Gasdynamik, sowie senkrechter und schräger Verdichtungsstöße beherrschen,
  • Strömungskräfte auf Fahrzeuge und Gebäude ermitteln können.
Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung
Keine Angabe
Empfohlene Voraussetzungen

Voraussetzung sind fundierte mathematische und physikalische Kenntnisse wie elementare Algebra, Trigonometrie, Vektorrechnung, lineare Gleichungssysteme, Funktionen einer Variablen, gewöhnliche Ableitungen, bestimmte Integrale.

  • Strömungslehre 1
Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur
Strömungslehre 1:
  • Heller: Skript zur Vorlesung 2010
  • Bohl: Technische Strömungslehre; Vogel Verlag
  • Siekmann: Strömungslehre für den Maschinenbau; Springer Verlag
  • Böswirth: Technische Strömungslehre; Vieweg & Sohn, Braunschweig
  • Schade, Kunz: Strömungslehre; Walter de Gruyter, Berlin, New York
Strömungslehre 2:
  • Heller: Skript zur Vorlesung 2011
  • Schlichting: Grenzschichttheorie, Springer Verlag
  • Willi Bohl: Technische Strömungslehre; Vogel Verlag
  • Siekmann: Strömungslehre für den Maschinenbau; Springer Verlag
  • Böswirth (2007) Technische Strömungslehre. Vieweg Verlag
Aerodynamik:
  • Heller: Skript zur Vorlesung 2011
  • W.-H. Hucho (2002) Aerodynamik der stumpfen Körper. Vieweg Verlag
  • Böswirth (2007) Technische Strömungslehre. Vieweg Verlag
  • W.-H. Hucho (2007) Design und Aerodynamik - Wechselspiel zwischen Kunst und Physik. In: Automobildesign und Technik – Formgebung, Funktionalität, Technik. H.-H. Braess, Ulrich Seiffert (Hrsg.). Wiesbaden: GWV-Fachverlage
  • C. Tropea et al. (2006) Aerodynamik I (Taschenbuch). Shaker Verlag
  • J. D. Anderson (2006) Fundamentals of Aerodynamics. Mcgraw-Hill Professional
  • J. J. Bertin et al. (2003) Aerodynamics for Engineers. Pearson
Aktuelle Lehrressourcen

Lehrmaterial und Einschreiblisten sind über die Lehr- und Lernplattform OPAL verfügbar

⇒ Link zum OPAL-Katalog der Fakultät Maschinenbau
Hinweise

Alle Prüfungsleistungen des Moduls müssen mit mindestens "ausreichend" (4,0) bestanden werden.

Strömungslehre 2:

Die Vorlesungsreihen Strömungslehre 2 und Aerodynamik münden in einer gemeinsamen schriftlichen Prüfung über 120 min (= 2/3 der Modulgesamtnote).

Aerodynamik:

Die Vorlesungsreihen Strömungslehre 2 und Aerodynamik münden in einer gemeinsamen schriftlichen Prüfung über 120 min (= 2/3 der Modulgesamtnote).
Link zu Kurs/Lernressourcen im OPAL
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