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Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) >>
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Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide (NNEWFLUID)- Dozent/in
- Prof. Dr. Andreas Wierschem
- Angaben
- Vorlesung
2 SWS, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch oder Englisch, Die 1. Vorlesung findet am 24.04.18 statt.
Zeit und Ort: Di 16:15 - 17:45, LSTM-SR
ab 24.4.2018
- Studienfächer / Studienrichtungen
- WPF CBI-MA 1-3 (ECTS-Credits: 5)
WPF LSE-MA 1-3 (ECTS-Credits: 5)
WPF CEN-MA 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches
- Grundwissen in Strömungsmechanik. Kenntnisse der Rheologie sind vortheilhaft.
Die Lehrveranstaltung wird in Deutsch oder Englisch durchgeführt.
- Inhalt
- Die Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide beschäftigt sich mit dem Fließverhalten von Stoffen, bei denen die Materialeigenschaften wie Viskosität eine Funktion der mechanischen Beanspruchung ist. In unserem Alltag finden sich unzählige dieser Materialien.
Beispielhaft seien genannt: Lebensmittel wie Brotaufstrich, Ketchup, Senf, Soßen, Teige oder Kosmetikartikel wie z.B. Zahnpasta, Pasten, Cremes, Shampoo, Rasierschaum, aber auch Lacke, Zement, Polymerschmelzen, Schlämme finden sich darunter. In der industriellen Verarbeitung ist die Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide daher von großer Bedeutung für die Auslegung von verfahrenstechnischen Anlagen (z.B. Druckverlust, Auswahl eines Rührorgans, Pumpen, etc.).
Dies gilt umso mehr, da nicht-newtonsche Fluide sich gegenüber den klassischen newtonschen Fluiden wie Wasser oder Luft konträr verhalten können: Die Viskosität kann sich bei Scherbelastung um mehrere Größenordnungen ändern, Zahnpasta beispielsweise kann sich bei geringen Scherbelastungen wie ein Festkörper verhalten; Fluide können sich an die Vorgeschichte „erinnern" oder an einem Rührer hochkriechen statt wie Wasser nach außen geschleudert werden.
Inhalt: Kinematik, Bilanzgleichungen, reinviskose Fluide, 3-dimensionale Fließgesetze, Schichtenströmungen, Normalspannungseffekte, Weissenbergeffekt und Strangaufweitung, Dehnströmungen, Objektivität, instationäre Strömungen, 3-dimensionale viskoelastische Materialmodelle.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, das erhaltene Wissen anzuwenden, strömungsmechanische Problemstellungen bei nicht-newtonschen Fluiden zu bewerten und Lösungen zu entwickeln.
- Empfohlene Literatur
- G. Böhme: Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide, Teubner (2000)
R. P. Chhabra, J. F. Richardson: Non-Newtonian Flow and Applied Rheology, Elsevier (2008) H. Giesekus: Phänomenologische Rheologie, Springer (1994) C. W. Macosko: Rheology - Principles, Measurement and Application, Wiley-VCH (1994)
- ECTS-Informationen:
- Title:
- Fluid mechanics of non-Newtonian fluids
- Credits: 5
- Prerequisites
- Basic knowledge in fluid mechanics. Knowledge in rheology is advantageous.
The course will be given in German or in English.
- Contents
- The fluid mechanics of non-Newtonian fluids focuses on the flow of material that shows material properties like viscosity that vary with the mechanical load. In everyday life we encounter numerous materials with this kind of behavior, like for instance: food such as ketchup, mustard and sauces or cosmetics, tooth paste, shampoo or shaving foam. But also paints, polymer melts and slurries show complex material responses to mechanical load. Therefore, the fluid mechanics of non-Newtonian fluids plays an essential role in manufacturing and process engineering (e.g. pressure drop, selection of stirrer elements, pumps, etc.). It is of even greater importance, since non-Newtonian fluids can exhibit a behavior contrary to classic Newtonian fluids such as water or air: In shear flows, the viscosity can changes by several orders of magnitude, tooth paste, for instance, can be considered as a solid body under low shear loads;
fluids can "remember” their history and may creep up at the stirrer instead of being spun outwards like water.
Contents: Kinematics, conservation equations, purely viscous fluids, 3 dimensional constitutive relations, viscosimetric flows, normal stress effects, Weissenberg effect and die swell, elongational flows,
objectivity, unsteady flows, 3 dimensional viscoelastic material models.
Exercises complete the lecture. Students are instructed to apply their knowledge to fluid mechanics of non-Newtonian fluids und to develop appropriate solutions.
- Zusätzliche Informationen
- Schlagwörter: CIW, CBI, LSE, Strömungsmechanik, Rheologie
Erwartete Teilnehmerzahl: 10
www: http://www.lstm.uni-erlangen.de
- Zugeordnete Lehrveranstaltungen
- UE: Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide - Übung
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Dozent/in: Prof. Dr. Andreas Wierschem
Zeit und Ort: Mi 16:15 - 17:45, LSTM-SR
- Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
- Startsemester SS 2018:
- Strömungsmechanik nicht-newtonscher Fluide (NNEWFLUID)
- Institution: Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM)
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