Lehrveranstaltungen
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Höhere Strömungsmechanik
Moodle-Kurs: https://www.b-tu.de/elearning/btu/enrol/index.php?id=10694
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.324, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, LG3A.324, Dr. Szabo
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
Moodle-Kurs: https://www.b-tu.de/elearning/btu/course/view.php?id=10436
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Mi.,13:45 - 15:15 Uhr, AZFD 2.32, M. Sc. Haun
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik / Flow Measurements
Bitte beachten Sie, ab WiSe 2020/21 wird Strömungsmesstechnik unter dem Modulnamen Flow Measurements fortgesetzt
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, AZFD. R.3.22 Dr. Merbold
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Dr. Merbold
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, AZFD.3.22, Dr. Szabo
UE: Mo., 11:30 - 13:00 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Szabo
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, AZFD.2.32, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, AZFD.2.32, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Krebs
UE: Mi., 17:00 - 18:30 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Experiments in Aerodynamics and Fluid Mechanics
VL: Di., 11:30 - 13:00 Uhr, AZFD.3.22, Dr. Merbold
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LH3D, M.Sc.Hasanuzzaman ab 30. Dez. 2020
31404 Fahrzeug-Aerodynamik
VL: Mi.: 13:45 hr - 15:15 Uhr, LG3A, Raum 353, Prof. Egbers
UE: Do.: 11:30 Uhr - 13:00 Uhr, LG3A, Raum 353, Haun
Prüfung: 09.08.2021, 8:00 Uhr - 10:00 Uhr, LG 3A, Raum 352
Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen der Aerodynamik bodengebundener Fahrzeuge zu verstehen.
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
31205 Strömungslehre
VL: Di. 17.30 bis 19.00, LG3A, Raum 325, Prof. Egbers
UE: Mo. 11:30 bis 13:00, LG3B, Raum 101, Haun
Prüfung: 6. August 2021, 8:00 - 10:00, LG 3A, Raum 324
Die Studenten erlernen in der Vorlesung die theoretischen Grundlagen der Strömungsmechanik.
Die Studenten erkennen Zusammenhänge und Analogien zwischen der Mechanik (Statik und Dynamik) und der Strömungsmechanik (Hydrostatik und Hydrodynamik). Die Studierenden wenden die aus der Mathematik bekannten Grundlagen auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
11725 Raumfahrtanwendungen - Experimente unter Schwerelosigkeit
VL: Di. 13.45 bis 15.15, LH3D, Prof. Egbers, Dr. Meier
UE: Di. 15.30 bis 17.00, LH3D, Prof. Egbers, Dr. Meier
Prüfung: 10. August 2021, 08:00 - 10:00, AZFD, Raum 2.32
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
31421 Ringlabor Fahrzeugtechnik
Di., 25.05.2021, 9:15 Uhr bis 13:00 Uhr, LH3D, Dr. Motus
Experimentelle Bestimmung der kritischen Reynolds-Zahl an einer ebenen Platte mittels eines LDA-Verfahrens
Di., 01.06.2021, 9:00 Uhr - 13:00 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Strömungsvisualisierung am Beispiel eines Radhausmodells
31431 Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr., 09:15 Uhr - 10:45 Uhr, AZFD, R. 2.32, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 Uhr - 13:00 Uhr, AZFD, R. 2.32, Prof. Harlander
Prüfung: 02.08.2021, 08:00 Uhr - 10:00 Uhr, AZFD, Raum 2.32
Inhalte:
Nach Abschluss des Moduls beherrschen die Studierenden, die statistischen und numerischen Methoden der Strömungslehre.
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.
13572 Convection in Fluids and Gases
VL: Mo., 09:15 Uhr - 10:45 Uhr, AZFD, R. 2.32, Prof. Harlander
UE: Mo., 13:45 Uhr - 15:15 Uhr, AZFD, R. 2.32, Prof. Harlander
Prüfung: 12.08.2021, 08:00 Uhr - 10:00 Uhr, AZFD, Raum 2.32
Contents:
Goal is to develop a clear understanding of convective processes with application to technical and environmental problems. The physical and mathematical techniques will be imparted so that the course participants can apply them to practical problems.
Contents:
- Convection between heated/cooled plates
- The Rayleigh-Bernard experiment
- The differentially heated rotating annulus
- Convection with local sources
- Centrifugal- and Coriolis-effects in rotating convection
- Convection in spheres and spherical shells
- Applications in technical and environmental flows
11367 Parallel Rechnen
VL: Mo., 15:30 Uhr - 17:00 Uhr, AZFD, R. 2.32, Dr. Krebs
UE: Do., 9:15 Uhr - 10:45 Uhr, AZFD, R. 2.32, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Höhere Strömungsmechanik
Moodle-Kurs: https://www.b-tu.de/elearning/btu/course/view.php?id=6858
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.324, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, LG3A.325, Dr. Zaussinger
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
Moodle-Kurs: https://www.b-tu.de/elearning/btu/course/view.php?id=6855
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.353, Haun
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik / Flow Measurements
Bitte beachten Sie, ab WiSe 2020/21 wird Strömungsmesstechnik unter dem Modulnamen Flow Measurements fortgesetzt
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.324 Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Zaussinger
UE: Mo., 11:30 - 13:00 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Zaussinger
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, AZFD.2.32, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, AZFD.2.32, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Krebs
UE: Mi., 17:00 - 18:30 Uhr, AZFD.2.32, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Experiments in Aerodynamics and Fluid Mechanics
VL: Di., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.324, Dr. Merbold
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LH3D, M.Sc.Hasanuzzaman ab 30. Dez. 2020
Alle Vorlesungen finden im Online-Modus statt!
31404 Fahrzeug-Aerodynamik
https://www.b-tu.de/elearning/btu/enrol/index.php?id=5699
Dr. Zanoun, M.Sc. Haun
Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen der Aerodynamik bodengebundener Fahrzeuge zu verstehen.
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
31205 Strömungslehre
https://www.b-tu.de/elearning/btu/course/view.php?id=5925
VL: Di. 17.30 bis 19.00 A/B, Dr. Zaussinger
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B, Dr. Zaussinger
Prüfung: 3. August 2020, 11:00 - 13:00
Die Studenten erlernen in der Vorlesung die theoretischen Grundlagen der Strömungsmechanik.
Die Studenten erkennen Zusammenhänge und Analogien zwischen der Mechanik (Statik und Dynamik) und der Strömungsmechanik (Hydrostatik und Hydrodynamik). Die Studierenden wenden die aus der Mathematik bekannten Grundlagen auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Raumfahrtanwendungen - Experimente unter Schwerelosigkeit
VL: Di. 13.45 bis 15.15 A/B, Prof. Egbers
UE: Di. 15.30 bis 17.00 A/B, Prof. Egbers
Prüfung nach Abspracke; evtl. 4. August 2020, 09:00 - 18:00
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
Ringlabor Fahrzeugtechnik
Di., 19. Mai 2020, 9:00 - 13:00, Dr. Motuz
Experimentelle Bestimmung der kritischen Reynolds-Zahl an einer ebenen Platte mittels eines LDA-Verfahrens
Di., 26. Mai 2020, 9:00 - 13:00, Dr. Motuz
Strömungsvisualisierung am Beispiel eines Radhausmodells
11726 CFD für Ingenieure
https://www.b-tu.de/elearning/btu/course/view.php?id=5924
Dr. Zaussinger
Lernziele:
Die Teilnahme des Moduls befähigt Studierende das Themengebiet der industrienahen CFD aus analytischer und praktischer Sicht zu verstehen. Die Arbeit mit industrierelevanter Software wird in den Fokus gerückt und ermöglicht den Studierenden eine umfangreiche Beschäftigung mit den Inhalten. Dies wird vor allem anhand praxisnaher Beispiele mit ausgewählten Softwarepaketen vermittelt. Am Ende des Moduls sind die Studierenden befähigt selbstständig CFD Simulationen zu erstellen, zu beurteilen und Rückschlüsse auf deren Anwendbarkeit für die Industrie zu machen.
Inhalte:
- CFD-Methoden in der Industrie
- Linux und Netzwerkarchitekturen
- Gittergeneratoren und Aufbau von strömungsmechanischen Lösern.
- Matlab, Toolboxen
- Openfoam
- Ansys / CFX / Fluent
- Star CCM+
- Postprocessing mit Paraview, Visit und Gnuplot
Empfohlene Voraussetzungen:
Dieses Modul ist ein Vertiefungsmodul aus dem Fachbereich der numerischen Strömungsmechanik und setzt Kenntnisse aus dem Bereich der Numerik und Strömungsmechanik voraus.
Kenntnisse:
- Modul 31205 Strömungslehre
- Modul 31303 Höhere Strömungsmechanik
- Modul 31430 Numerische Strömungsmechanik
oder vergleichbare Kenntnisse der Strömungs- und Gasdynamik bzw. Numerik.
31431 Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
https://www.b-tu.de/elearning/btu/enrol/index.php?id=5948
Prof. Harlander
Inhalte:
Nach Abschluss des Moduls beherrschen die Studierenden, die statistischen und numerischen Methoden der Strömungslehre.
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.
Parallel Rechnen
VL: Mo., 15.30 - 17.00 Uhr, Dr. Krebs
UE: Do., 9.15 - 10.45 Uhr, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Lehrveranstaltungen vom 7. Okt. 2019 bis 31. Jan. 2020
Höhere Strömungsmechanik
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.324, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, LG3A.325, Dr. Zaussinger
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.353, Haun
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.324 Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
UE: Mo., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
UE: Mi., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Experiments in Aerodynamics and Fluid Mechanics
VL: Di., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.324, Prof. Egbers, bis 26. Nov. 2019
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LH3D, Dr. Motuz ab 4. Dez. 2020
Strömungslehre
VL: Di. 17.30 bis 19.00 A/B, LG3A - 325, Prof. Egbers
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B, LG3B - 101, Dr. Zaussinger
Prüfung: 1. August 2019, 11:00 - 13:00 Uhr, LG3A Raum 324
Die Studenten erlernen in der Vorlesung die theoretischen Grundlagen der Strömungsmechanik.
Die Studenten erkennen Zusammenhänge und Analogien zwischen der Mechanik (Statik und Dynamik) und der Strömungsmechanik (Hydrostatik und Hydrodynamik). Die Studierenden wenden die aus der Mathematik bekannten Grundlagen auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Fahrzeug-Aerodynamik
Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen der Aerodynamik bodengebundener Fahrzeuge zu verstehen.
VL: Mi. 13.45 bis 15.15 A/B LG3A - 406, Prof. Egbers
UE: Do. 11.30 bis 13.00 A/B LG3A - 353, Zaussinger
Prüfung: 24. Juli 2019, 09:00 - 11:00 Uhr, LG3A Raum 324
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
Raumfahrtanwendungen - Experimente unter Schwerelosigkeit
VL: Di. 13.45 bis 15.15 A/B, LH3D, Prof. Egbers
UE: Di. 15.30 bis 17.00 A/B LH3D, Prof. Egbers
Prügung: 30. Juli 2019, 09:00 - 11:00 Uhr, LG3A Raum 324
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr. 9.15 bis 10.45 A/B, LG3A, 353, Prof. Harlander
UE: Fr. 11.30 bis 13.00 A/B, LG3A, 005, Prof. Harlander
Prüfung: 22. Juli 2019, 09:00 - 11:00 Uhr, LG3A Raum 353
Inhalte:
Nach Abschluss des Moduls beherrschen die Studierenden, die statistischen und numerischen Methoden der Strömungslehre.
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.
Parallel Rechnen
VL: Mo., 15.30 - 17.00 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
UE: Do., 9.15 - 10.45 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Höhere Strömungsmechanik
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.324, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, Fo-Zentrum.2.26/2.27, Dr. Zaussinger
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.338, Haun
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
UE: Mo., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
UE: Mi., 09:15 - 10:15 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Experiments in Aerodynamics and Fluid Mechanics
VL: Di., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LH3D, Dr. Motuz ab 5.12.2018
Strömungslehre
VL: Di. 17.30 bis 19.00 A/B, LG3A - 325, Prof. Egbers
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B, LG3B - 101, Dr. Zaussinger
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu den Grundlagen der Strömungslehre vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele einfache praktische Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Fahrzeug-Aerodynamik
VL: Mi. 13.45 bis 15.15 A/B LG3A - 406, Prof. Egbers
UE: Do. 11.30 bis 13.00 A/B LG3A - 353, Neben
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
Raumfahrtanwendungen
VL: Di. 13.45 bis 15.15 A/B, LH3D, Prof. Egbers
UE: Di. 15.30 bis 17.00 A/B LH3D, Prof. Egbers
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr. 9.15 bis 10.45 A/B, LG3A, 353, Prof. Harlander
UE: Fr. 11.30 bis 13.00 A/B, LG3A, 005, Prof. Harlander
Inhalte:
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.
CFD für Ingenieure
VL: Di. 7.30 bis 9.00 A/B, LG3A, 05, Zaussinger
VL: Di. 9.15 bis 10.45 A/B, LG3A, 05, Zaussinger
Lernziele:
Die Teilnahme des Moduls befähigt Studierende das Themengebiet der industrienahen CFD aus analytischer und praktischer Sicht zu verstehen. Die Arbeit mit industrierelevanter Software wird in den Fokus gerückt und ermöglicht den Studierenden eine umfangreiche Beschäftigung mit den Inhalten. Dies wird vor allem anhand praxisnaher Beispiele mit ausgewählten Softwarepaketen vermittelt. Am Ende des Moduls sind die Studierenden befähigt selbstständig CFD Simulationen zu erstellen, zu beurteilen und Rückschlüsse auf deren Anwendbarkeit für die Industrie zu machen.
Inhalte:
- CFD-Methoden in der Industrie
- Linux und Netzwerkarchitekturen
- Gittergeneratoren und Aufbau von strömungsmechanischen Lösern.
- Matlab, Toolboxen
- Openfoam
- Ansys / CFX / Fluent
- Star CCM+
- Postprocessing mit Paraview, Visit und Gnuplot
Empfohlene Voraussetzungen:
Dieses Modul ist ein Vertiefungsmodul aus dem Fachbereich der numerischen Strömungsmechanik und setzt Kenntnisse aus dem Bereich der Numerik und Strömungsmechanik voraus.
Kenntnisse:
- Modul 31205 Strömungslehre
- Modul 31303 Höhere Strömungsmechanik
- Modul 31430 Numerische Strömungsmechanik
oder vergleichbare Kenntnisse der Strömungs- und Gasdynamik bzw. Numerik.
Parallel Rechnen
VL: Mo., 15.30 - 17.00 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
UE: Do., 9.15 - 10.45 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Höhere Strömungsmechanik
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, Fo-Zentrum.2.26/2.27, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, Fo-Zentrum.2.26/2.27, Dr. Zaussinger
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.338, Neben
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
UE: Mo., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.05, Dr. Zaussinger
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, LG3A.05, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
UE: Mi., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.05, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Experiments in Aerodynamics and Fluid Mechanics
VL: Di., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LH3D, Dr. Motuz
Strömungslehre
VL: Di. 17:30 bis 19:00 A/B, ZHG Audimax 2, Prof. Egbers
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B ZHG Audimax 1, Dr. Zaussinger#
Prüfung: Do. 03.08.2017, GH (Großer Hörsaal)
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu den Grundlagen der Strömungslehre vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele einfache praktische Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Fahrzeug-Aerodynamik
VL: Mi. 13:45 bis 15:15 A/B LG3A - 406, Prof. Egbers
UE: Do. 13:45 bis 15:15 A/B LG4B - 3B.16, Neben
Prüfung: Mi. 26.07.2017, LG3A - 324
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
Raumfahrtanwendungen
VL: Di. 13:45 bis 15:15 A/B LH3D, Foyer, Prof. Egbers
UE: Di. 15:30 bis 17:00 A/B LH3D, Foyer, Prof. Egbers
Prüfung: Di. 01.08.2017, LG3A Raum 324
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr. 9:15 bis 10:45 A/B LG3A, 353, Prof. Harlander
UE: Fr. 11:30 bis 13:00 A/B LG3A, 005, Prof. Harlander
Prügung: Mo., 24.7.2017, 10:00 bis 11:30 LG3A, 005
Inhalte:
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.
Ringlabor Fahrzeugtechnik
Di., 16.5.2017, LH3D, Motuz
Experimentelle Bestimmung der kritischen Reynolds-Zahl an einer ebenen Platte mittels eines LDA-Verfahrens
Di., 23.5.2017, LH3D, Motuz
Strömungsvisualisierung am Beispiel eines Radhausmodells
Höhere Strömungsmechanik
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, Fo-Zentrum.2.26/2.27, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, Fo-Zentrum.2.26/2.27, Dr. Zaussinger
Vorlesungs und Übungsunterlagen
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.325, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.338, Merbold
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Merbold
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mo., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.005, Dr. Zaussinger
UE: M0., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.005, Neben
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, LG3A.005, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, LG3A.005, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
UE: Mi., 17:00 - 18:30 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Fahrzeug-Aerodynamik
VL: Mi. 13:45 bis 15:15 A/B LG3A - 406, Prof. Egbers
UE: Do. 13:45 bis 15:15 A/B LG4B - 3B.16, Merbold
Prüfung: Mi. 27.7.2016, 13:00 bis 14:30 LG3A - 324
Vorlesungs und Übungsunterlagen
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
Strömungslehre
VL: Di. 17:30 bis 19:00 A/B Audimax 2, Prof. Egbers
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B Audimax 1, Dr. Zaussinger
Prügung: Mi., 3.8.2016, 08:00 bis 10:00 Großer Hörsaal
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu den Grundlagen der Strömungslehre vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele einfache praktische Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Raumfahrtanwendungen
VL: Di. 13:45 bis 15:15 A/B LH3D, Foyer, Prof. Egbers
UE: Di. 15:15 bis 16:45 A/B LH3D, Foyer, Prof. Egbers
Inhalte:
Das Modul gibt einen Überblick über Experimente und Experimentiermöglichkeiten unter Bedingungen verminderter Schwerkraft, insbesondere im Bereich der Fluid Physik und der Materialwissenschaften. Neben einer Übersicht über die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten in der Raumfahrt werden historische und aktuelle Experimente unter Schwerelosigkeit sowie aktuelle Forschungsthemen, beispielsweise bei Fallturmexperimenten, Parabelflug-Kampagnen, Höhenforschungsraketen oder auf der Internationalen Raumstation ISS dargestellt. Einen Schwerpunkt bilden hier Experimente mit Beteiligung der BTU. Weitere Themen werden die wissenschaftlichen, technologischen und politischen Rahmenbedingungen der Forschung unter Schwerelosigkeit sein.
Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr. 9:15 bis 10:45 A/B LG3A, 353, Prof. Harlander
UE: Fr. 11:30 bis 13:00 A/B LG3A, 005, Prof. Harlander
Prügung: Mo., 1.8.2016, 18:00 bis 11:30 LG3A, 005
Inhalte:
Vertiefung statistischer und numerischer Methoden der Strömungslehre
Parallel Rechnen
VL: Mo., 15:30 - 17:00 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
UE: Do., 09:15 - 10:45 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
Inhalte:
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Ringlabor Fahrzeugtechnik
Di., 17.5.2016, 09:15 - 13:00, LH3D
Di., 24.5.2016, 09:15 - 13:00, LH3D
Inhalte:
Einführung in die Fahrzeugtechnik, Motortechnik, Schwingungsanalyse, Strukturanalyse, Strömungsanalyse und Verkehrssystemtechnik anhand ausgewählter und aktueller Labor- und Experimentprüfstände
Höhere Strömungsmechanik
VL: Mi., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.338, Prof. Egbers
UE: Mi., 7:30 - 09:00 Uhr, LG3A.338, Dr. Zaussinger
Vertiefung der Strömungsmechanik (Dynamik, Wirbelbildung, Instabilität, Turbulenz). Die Studenten vertiefen in der Vorlesung ihre Kenntsnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik. Die Studenten erlernen Zusammenhänge von Dynamik und Wirbelbildung sowie Stabilität, Strukturbildung und Turbulenz in der Strömungsmechanik. Die Studierenden wenden dabei die aus der Mathematik bekannten Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden. (Lösung der Navier-Stokes-Gleichung).
Einführung, Theoretische Grundlagen; Methoden der Stabilitätsanalyse; Methoden der Zeitreihenanalyse und Chaosdynamik; Modell-Experimente; Experimentelle Methoden; Praktische Beispiele (Rayleigh-Bénard-Konvektion, Taylor-Couette-Strömungen), Turbulente Strömungen.
Aerothermodynamik
VL: Di., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.353, Prof. Egbers
UE: Do., 9:15 - 10:45 Uhr, LG3A.338, Merbold
Einführung in die Aerothermodynamik; Kompressible Strömungen (Gasdynamik), Grenzschichtströmungen, Übersicht über die Tragflügeltheorie; Singularitätenverfahren für Überschallströmungen; Energiesatz für materielles Volumen, Energiesatz für Stromfaden, Gibbsche Gleichung und Entropieungleichung, Ideale Gase, Thermische und kalorische Zustandsgleichung, Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung, Bernoullische Gleichung für ideales Gas, Isentrope stationäre Stromfadentheorie, Flächen-/Geschwindigkeitsbeziehung, Durchflussfunktion, Senkrechter Verdichtungsstoß, Schiefer Verdichtungsstoß, Lavaldüse.
Strömungsmesstechnik
Vertiefung experimenteller Methoden der Strömungsmechanik
VL: Di., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.406, Prof. Egbers
UE: Di., 15:30 - 17:00 Uhr, LH3D, Merbold
Inhalte:
Verfahren zur Sichtbarmachung von Strömungen; Übericht zu optischen Messverfahren; Laser-Doppler-Anemometrie;Particle-Image-Velocimetry; Particle-Tracking-Velocimetry; Flüssigkristall-Meßtechnik; Farbinjektion; Hitzdraht- und Heißfilm-Technik; Verfahren zur Messung von Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Feuchte); DurchflussmessungWindkanalmesstechnik (Sechskomponentenwaage, Sondenmesstechnik, Drucksensitive Farben, Fadenverfahren, Oberflächenfäden).
Numerische Strömungsmechanik
VL: Mi., 11:30 - 13:00 Uhr, LG3A.005, Dr. Zaussinger
UE: Mi., 13:45 - 15:15 Uhr, LG3A.005, Dr. Zaussinger
Numerische Simulation von strömungsmechanischen Vorgängen in Natur und Technik (Dynamik und Wirbelbildung in inkompressible und kompressible Strömungen, Turbulenzmodellierung, Mehrphasige Strömungen).
In der Vorlesung wird den Studenten die Umstellung von strömungsmechanischen problemcharakteristischen Gleichungen und Parametern in CFD-Programme vorgestellt und der Umgang mit dem Open Source CFD-Code “OpenFOAM“ beigebracht. Die Studenten erlernen die numerische Simulation von strömungsdynamischen Vorgängen und vertiefen dabei ihre Kenntnisse zu komplexeren Fragestellungen der Strömungsmechanik.
Die Studierenden wenden dabei die aus der Strömungsmechanik und Numerischen Mathematik bekannten Kenntnisse und Methoden auf strömungsmechanische Problemstellungen an.
Inhalte:
In der Vorlesung werden praktische Inhalte zur Simulation komplexeren strömungsmechanischen Problemstellungen vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele komplexe Strömungsprobleme zu simulieren und auszuwerten.
Einführung, was ist ein CFD-Code; Aufbau und Struktur des Open Source Programmes “OpenFOAM“; Durchführung von Simulationen mit “OpenFOAM“; Grundgleichungen inkompressibler, kompressibler Fluide, von Turbulenzmodelle und Mehrphasenströmungen und deren Umsatz in “OpenFOAM“; Aspekte numerischer Diskretisierung und Implementierung in “OpenFOAM“; Post-processing mit dem Visualisierungsprogramm “ParaView“.
Wellen in Flüssigkeiten und Gasen
Vertiefung von grundlegenden Konzepten der Hydrodynamik technischer und geowissenschaftlicher Strömungen
VL: Do., 11:30 bis 13:00, LH3D, Prof. Harlander
UE: Fr., 11:30 bis 13:00, LG3A.005, Prof. Harlander
Inhalte:
Grundlagen; Oberflächenwellen; Reflexion und Refraktion: WKB Analyse; Flachwasserewellen; Interne Schwerewellen; Planetare Wellen; Trägheitswellen; Numerische Verfahren zur Lösung von Wellenphänomenen.
Parallel Rechnen
VL: Di., 17:15 - 18:45 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
UE: Fr., 09:15 - 10:45 Uhr, LG3A.005, Dr. Krebs
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Ringlabor Fahrzeugtechnik
Es sollen die Grundlagen gängiger Methoden der Fahrzeugtechnik vermittelt werden.
Inhalt:
Einführung in die Fahrzeugtechnik, Motortechnik, Schwingungsanalyse, Strukturanalyse, Strömungsanalyse und Verkehrssystemtechnik anhand ausgewählter und aktueller Labor- und Experimentprüfstände
Strömungslehre
VL: Di. 17:30 bis 19:00 A/B Audimax 2
UE: Mo. 11:30 bis 13:00 A/B Audimax 1
In der Vorlesung werden theoretische Inhalte zu den Grundlagen der Strömungslehre vermittelt und durch das Selbststudium ergänzt. In den Übungen lernen die Studierenden durch anwendungsorientierte Beispiele einfache praktische Strömungsprobleme zu lösen und die theoretischen Grundlagen anzuwenden.
Überblick über die Inhalte:
Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden); Hydrostatik (Druck, Auftrieb);
Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung); Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, Impulssatz, Drehimpuls); Materialgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen, Newtonsche Fluide);
Schichtenströmungen (Couette-, Poisseuille-Strömung); Laminare und turbulente Grenzschichtströmungen, Ausgewählte Strömungsbeispiele
Fahrzeug-Aerodynamik
VL: Mi. 13:45 bis 15:15 A/B LG3A - 406
UE: Do. 13:45 bis 15:15 A/B LG4B - 3B.16
Inhalte:
- Geschichtliche Entwicklung der Fahrzeug-Aerodynamik
- Wiederholung der Grundzüge der Strömungsmechanik
- Auftrieb bei Kraftfahrzeugen
- Teilwiderstände und Detailoptimierung
- Fahrzeuginnenströmungen
- Aerodynamik der Nutzfahrzeuge
- Aerodynamik der Sport- und Hochleistungsfahrzeuge
- Windkanaltechnik
- Windkanalmesstechnik
Kompressible Strömungen
VL: Di. 9:15 bis 10:45 A/B LG3A - 348
Inhalte:
- Mathematische Grundlagen
- Thermodynamische Grundlagen
- Erhaltungssätze
- Eulergleichungen / Navier-Stokes Gleichung
- Methode der Charakteristiken
- Schockwellen / Schocks
- Unterschallströmungen / Überschallströmungen
- Riemann Problem
- Turbulente Strömungen
- Brennverhalten / Verbrennung
- Numerische Methoden / CFD
Parallel Rechnen
VL: Mo., 15:30 - 17:00 Uhr, LG3A.005
UE: Do., 09:15 - 10:45 Uhr, LG3A.005
Die Studierenden lernen grundlegende Konzepte paralleler Rechnerarchitektur (Hardwareaspekt) und der parallelen Programmierung (Softwareaspekt) kennen. Typische Aufgabenstellungen numerischer Simulation aus den Bereichen Computational Physics, CFD und Image Processing können selbständig parallel implementiert werden. Zu diesem Zwecke können das eigene Notebook mit SMP-CPU, die BTU-Institutsrechner mit SMP-CPU, das vom CFTM2 betreute massiv parallele Rechencluster mit 384 Cores sowie die Resourcen des Norddeutschen Verbundes für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) genutzt werden. Sequentielle Algorithmen können auf ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert werden.
Hardware für paralleles Rechen vom Laptop bis zum High Performance Cluster (Processing concepts: Pipelining, Functional Parallelism, Multithreading, Shared Memory, Distributed Memory, Memory access concepts). Parallelisierungsstrategien. Programmieren mit OpenMP und MPI. Analyse der Skalierbarkeit.
Die Grundlagen der Parallelen Programmierung werden anhand generischer Beispiele vermittelt. Die Teilnehmer bringen im Rahmen einer engen Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum Beispiele der numerischen Modellierung aus Ihrem natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Studienkontext ein und bearbeiten diese in Kleingruppen. Die Beispiele werden auf Ihre Parallelisierbarkeit hin analysiert.
Analyse und Visualisierung von Strömungen mit MATLAB
VL: Fr. 09:15 bis 10:45 A/B LG3A - 353
UE: Fr. 11:30 bis 13:00 A/B LG3A - 005
Vertiefung statistischer und numerischer Methoden der Strömungslehre
Inhalte:
MATLAB Tutorial; Strömungslehre Tutorial; Statistische Analyse von Strömungsdaten; Zeitreihenanalyse; bi- und multivariate Verfahren; nichtlineare Verfahren; Visualisierung von Strömungen; Darstellung statistischer Ergebnisse.