Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM)
Advanced Topics in Computational Fluid Dynamics [ATICFD] -
- Dozent/in:
- Manuel Münsch
- Angaben:
- Masterseminar, benoteter Schein, ECTS: 5,00, nur Fachstudium, Bewertet wird zu einem speziellen Thema ein Vortrag und eine schriftliche Ausarbeitung
- Termine:
- t.b.c. / online Registrierung: https://www.studon.fau.de/crs2012656_join.html
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF CE-MA-SEM ab 1
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Anleitung zu wissenschaftlichen Arbeiten -
- Dozent/in:
- Antonio Delgado
- Angaben:
- Anleitung zu wiss. Arbeiten, 4 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Zeit/Ort n.V.
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Anleitung zu wissenschaftlichen Arbeiten -
- Dozent/in:
- Andreas Wierschem
- Angaben:
- Anleitung zu wiss. Arbeiten, 4 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Zeit/Ort n.V.
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Biothermofluiddynamik für LSE und MT [BTFD VO] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Anuhar Osorio Nesme, Antonio Delgado
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, nur Fachstudium, Meeting-ID: 941 8959 5891, Kenncode: BTFD20/21
- Termine:
- Fr, 12:15 - 13:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/94189595891?pwd=UEpkUENxMDRvNy9VcXJpT011MUV4QT09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF MT-BA-GP 5
PF LSE-BA 5
WPF MT-BA-BV ab 5
- Inhalt:
- Fließprozesse in Natur- und Biologie und ihre Grundgleichungen
Spezifische Transportprozesse in der Biothermofluiddynamik
Fluidmechanische Belastung biologischer Systeme
Laminare thermische Grenzschichten in Biosystemen
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Biothermofluiddynamik für LSE - Praktikum [BTFD LSE P] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Manuel Münsch, Tutoren
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Schein, Für Studierende der FPO Version 2015w: Dieses Praktikum ist Teil des Verfahrenstechnischen Praktikums für CBI, CEN und LSE (PR-CBI/CEN/LSE). Für die Teilnahme an den Versuchen ist eine Anmeldung und die Allgemeine Sicherheitsbelehrung erforderlich!
- Termine:
- Siehe Terminplan in StudOn. LSTM, Cauerstr. 4.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF LSE-BA 5
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Biothermofluiddynamik für LSE und MT - Übung [BTFD UE] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Bastian Schöneberger, Antonio Delgado
- Angaben:
- Übung, 2 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Mi, 10:15 - 11:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/99277717329?pwd=SmhDZVZyN2tHVE90OXNROHc3ZU03dz09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF MT-BA-GP 5
WPF MT-BA-BV ab 5
PF LSE-BA 5
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Fluid Mechanics [FM] -
- Dozent/in:
- Manuel Münsch
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 3, nur Fachstudium, Geschäftsstelle des Elitestudiengangs Advanced Materials and Processes (MAP)
- Termine:
- Di, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting
Di
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF MAP-O 1
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Due to corona virus precautionary measures all activities within the course Fluid Mechanics:
• lecture (Tuesday: 08:15-09:45 o’clock)
• tutorial (Thursday: 10:15-11:45 o’clock)
will take place online via Zoom or video files until further notice.Further details are communicated during the first lecture on 03.11.2020 (08:15-09:45 o’clock).
This lecture will be organized via Zoom. Please establish your own FAU account, see for example:
https://www.rrze.fau.de/medien-entwicklung/digitales-arbeiten/zoom/ https://fau.zoom.us/ Further information (especially: Link to the first Zoom lecture) and documents will be provided via the
Fluid Mechanics StudOn page for registered participants:
https://www.studon.fau.de/crs2003464.html Please sign up as soon as possible to make sure that all updates will reach you:
https://www.studon.fau.de/crs2003464_join.html
Use FM-MAP20 to get access. Downloads zu der Vorlesung sind auf der Instituts-Homepage zu finden / downloads to the lecture are find on the institute-homepage
- Inhalt:
- Motivation, history organization of the lecture
Introduction, continuum, pressure, surface tension
Scalars, vectors and tensors
Fluid statics and buoyancy
Governing equations: Integral analysis of fluid flow
Governing equations: Differential analysis of fluid flow
Spcial forms of governing equations
Similitude, dimensional analysis, and modeling
Solutions of basic internal and external flows
Applied examples of the course material
The Students
will learn the mathematical fundamentals of integral and differential modeling fluid flows
can classify different types of fluid flow phenomena and derive the necessary non-dimensional parameters
can simplify and utilize mathematical models for the solution of different types of flows
have the chance to see the direct application of the content in the research and development work conducted at LSTM-Erlangen
- Empfohlene Literatur:
- Munson, Yound and Okiishi: Fundamentals of Fluid Mechanics. John Willey and Sons
Fox and McDonald: Introduction to Fluid Mechanics. John Willey and Sons
White: Fluid Mechanics. McGraw Hill
Durst: Grundlagen der Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Theorie der Strömung von Fluiden. Springer
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Fluid Mechanics - Übung [FM UE] -
- Angaben:
- Übung, 2 SWS, benoteter Schein, nur Fachstudium
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF MAP-O 1
- Schlagwörter:
- Fluid Mechanics
| | Do | 10:15 - 11:45 | n.V. | |
Münsch, M. |
Numerische Methoden der Thermofluiddynamik [NMTFD VO] -
- Dozent/in:
- Manuel Münsch
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 14:15 - 15:45, Raum n.V.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF CE-MA-TA-TFD 7
WPF MB-MA-FG9 1-3
PF MAP-S-CMP 3
WPF CEN-MA 1-3
WF LSE-MA 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Strömungsmechanik I,II
Due to corona virus precautionary measures all activities within NMTFDI:
• lecture (Monday: 14:15-15:45 o’clock)
• tutorial (Wensday: 14:15-15:45 o’clock)
• practical (Monday: 10:00-11:30 o’clock)
will take place online via Zoom or video files until further notice. Further details will be given during the first lecture on 02.11.2020 (14:15-15:45 o’clock).
This lecture will be organized via Zoom. Please establish your own FAU account, see for example:
https://www.rrze.fau.de/medien-entwicklung/digitales-arbeiten/zoom/ https://fau.zoom.us/ Further information (especially: Link to the first Zoom lecture) and documents will be provided via
the StudOn page of the NMTFDI lecture:
https://www.studon.fau.de/crs3372771.html Please sign up as soon as possible to make sure that all updates will reach you:
https://www.studon.fau.de/crs3372771_join.html
Use NMTFD-is-fun to get access.
- Inhalt:
- Governing equations and models in fluid mechanics
Steady problems: the Finite-Difference Method (FDM)
Unsteady problems: methods of time integration
Advection-diffusion problems
The Finite-Volume Method
Solution of the incompressible Navier-Stokes equations
Grids and their properties
Boundary conditions
The students who successfully take this module should:
understand the physical meaning and mathematical character of the terms in advection-diffusion equations and the Navier-Stokes equations
assess under what circumstances some terms in these equations can be negelcted
formulate a FDM for the solution of unsteady transport equations
asess the convergence, consistency and stability of a FDM
formulate a FVM for the solution of unsteady transport equations
know how to solve the Navier-Stokes equation with the FVM
implmement programs in matlab/octave to simulate fluid flow
assess the quality and validity of a fluid flow simulation
work in team and write a report describing the results and significance of a simulation
know the different types of grids and when to use them
- Empfohlene Literatur:
-
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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik - Praktikum [NMTFD P] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Manuel Münsch, Suharto Saha
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 10:00 - 12:00, Raum n.V.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CBI-MA ab 1
WF LSE-MA ab 1
WPF CEN-MA ab 1
WPF CE-MA-TA-TFD ab 1
- Inhalt:
- The theory given in the lectures and applied in the exercise class is implemented into computer programs in this practical class.
The following problems are solved with matlab/octave programs:
The students who successfully complete this practical class should:
be able to write matlab/octave problems solving transport problems
understand the convergence and accuracy of a method in practical situations
write a program to solve the two-dimensional Navier-Stokes equations
work in team and write reports describing the results and significance of a simulation
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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik - Übung [NMTFD UE] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Manuel Münsch, Simon Wagner
- Angaben:
- Übung, 1 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Mi, 14:15 - 15:45, 02.224 Cauerstr.9
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CE-MA-TA-TFD 7
WPF MB-MA-FG9 1-3
WPF CBI-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
WF LSE-MA 1-3
PF MAP-S-CMP 3
- Inhalt:
- The theory given in the lectures is extended and applied to several transport problems in this exercise class:
discretization of the Blasius similarity equations
parabolization and discretization of the boundary layer equations
finite-Difference discretization of heat-transfer problems
approximation of boundary conditions
finite-Volume discretization of heat-transfer problems
discretization and time-stepping of the Navier-Stokes equations
projections methods: the SIMPLE and PISO Methods
The students who successfully solve the exercises should:
be able to discretize transport problems with the finite-difference and the finite-volume methods
discretize several type of boundary conditions (no-slip, flux, mixed)
understand how the implementation of projection methods to solve the Navier-Stokes equation is done
work in team
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Pharmazeutische Technologie - Praktikum [Pharm Tech PR] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Andreas Baur, Antonio Delgado
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium, Die LV wird letztmalig angeboten und findet digital statt.
- Termine:
- n. V.
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Physik der Turbulenz und Turbulenzmodellierung II [PTT II] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Jovan Jovanovic, Antonio Delgado
- Angaben:
- Vorlesung mit Übung, 3 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium, During lockdown there is no presence allowed in the lectures
- Termine:
- Fr, 14:15 - 15:45, KS II
You can participate either personally or via Live-Stream. More information will follow.
ab 13.11.2020
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF CBI-MA 1-3
WF CE-MA-TA-TFD 7
WPF CEN-MA 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Physics of turbulence and turbulence modelling I
- Inhalt:
- Turbulence decomposition
(mean flow, turbulent stresses, higher-order moments);
second order moments (anisotropy tensor, invariants);
anisotropy invariant mapping of turbulence in wall-bounded flows;
turbulent viscosity, Prandtl-Kolmogorov formula;
dynamics of turbulence dissipation rate;
twopoint correlation technique (locally homogeneous turbulence);
dissipation rate equation (closure model);
velocity-pressure gradient correlations
(Poisson equation, Chou’s integral, slow and fast parts of correlations);
turbulence transport (closure approximation);
predictions (homogeneous shear flows, wall-bounded flows, transitional flows)
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Rheologie/Rheometrie [RHEO VO] -
- Dozent/in:
- Andreas Wierschem
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium, ECTS-Credits: 7,5 einschließlich Praktikum
- Termine:
- Di, 10:15 - 11:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/94600867939?pwd=eDdPMEYrektjTXJFajZmOXQ2QlFtUT09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF LSE-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Grundwissen in Strömungsmechanik bzw. Thermofluiddynamik der Biotechnologie. Die Lehrveranstaltung wird in Deutsch oder in Englisch durchgeführt.
- Inhalt:
- Rheologie beschäftigt sich mit dem Verformungs- und Fließverhalten von Stoffen. Sie konzentriert sich vor allem auf das Materialverhalten komplexer Materie. Dazu gehören nahezu alle Materialien biologischen Ursprungs wie Zellen, Gewebe, Körperflüssigkeiten, Biopolymere und Proteine aber auch die meisten chemischen Systeme wie allgemein Polymerschmelzen und –lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Schäume oder Gele. Bei der Entwicklung ingenieurwissenschaftlicher Lösungen sind diese Kenntnisse bzw. deren messtechnische Erfassung von entscheidender Bedeutung. Dies beinhaltet die Bestimmung rheologischer Eigenschaften neuer Materialien aber auch biologischer Systeme, deren Veränderungen bei Krankheiten bzw. deren medikamentöser Behandlung. Es ist unerlässlich bei der Auslegung verfahrenstechnischer Anlagen (z.B. Druckverlust, Auswahl eines Rührorgans, Pumpen, Belastungsgrenzen von Zellen z.B. bei 3D-Druck oder in Bioreaktoren, etc.), der Prozesskontrolle (z.B. beim Drucken, Beschichten, Lackieren, Sprühen, Extrudieren, Etikettieren) bis hin zu den Qualitätsanforderungen des Produkts (Lebensmitteln, Kosmetika, Wasch- und Reinigungsmitteln, etc.).
In der Lehrveranstaltung Rheologie/Rheometrie werden die Fließ- und Deformationseigenschaften bei konstanten und zeitabhängigen Beanspruchungen behandelt. Neben empirischen Fließgesetzen wird der Einfluss der Mikrostruktur auf das rheologische Verhalten der Stoffe dargestellt. Zudem werden die entsprechenden Messmethoden (rheometrisch, Online-, Inline-Viskosimeter, rheooptisch) und Einflüsse typischer Messfehler, deren Vermeidung bzw. Korrektur vorgestellt.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, das erhaltene Wissen anzuwenden, rheologische Problemstellungen zu bewerten und Lösungen zu entwickeln. Es besteht die Möglichkeit, sich in einem Praktikum mit unterschiedlichen rheologischen Messsystemen und –methoden vertraut zu machen.
- Empfohlene Literatur:
- C. W. Macosko: Rheology - Principles, Measurement and Application, Wiley-VCH (1994)
F. A. Morrison: Understanding Rheology, Oxford Univ. Press (2001)
J. F. Steffe: Rheological Methods in Food Process Engineering, Freeman (1996)
T. G. Mezger: Das Rheologie Handbuch, 5th ed., Vincentz (2016)
H. A. Barnes, J. F. Hutton, K. Walters: An Introduction to Rheology, Elsevier (1989)
R. G. Larson: The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford (1999)
T. F. Tadros: Rheology of Dispersions, Wiley-VCH (2011)
T. A. Witten: Structured fluids, Oxford (2010)
P. Coussot: Rheometry of Pastes, Suspensions, and Granular Materials, Wiley (2005)
M. Pahl, W. Gleißle, H.-M, Laun: Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere, 4. Auflage, VDI-Verlag (1995)
D. Weipert, H.-D. Tscheuschner, E. Windhab: Rheologie der Lebensmittel, Behr‘s Verlag (1993)
M. A. Rao: Rheology of fluid and semisolid foods, 3rd ed., Springer (2013)
J. W. Goodwin, R. W. Hughes: Rheology for Chemists, RSC Publishing (2008)
D. Lerche, R. Miller, M. Schäffler: Dispersionseigenschaften, 2D-Rheologie, 3D-Rheologie, Stabilität (2015)
G. G. Fuller: Optical Rheometry of Complex Fluids, Oxford Univ. Press (1995)
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Rheologie/Rheometrie - Praktikum [RHEO PR] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Andreas Wierschem, Santanu Kumar Basu, Bashar Al Shamaa
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- nach Vereinbarung
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF LSE-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
- Inhalt:
- Die Studierenden werden mit verschiedenen grundlegenden rheometrischen Messsystemen und -verfahren vertraut gemacht.
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Rheologie/Rheometrie - Übung [RHEO UE] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Andreas Wierschem, Santanu Kumar Basu
- Angaben:
- Übung, 1 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Fr, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/94600867939?pwd=eDdPMEYrektjTXJFajZmOXQ2QlFtUT09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF LSE-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
- Inhalt:
- Hier wird den Studierenden die Gelegenheit gegeben nachzuweisen, daß
sie den Vorlesungsstoff nicht nur verstanden, sondern auch auf
andere Methoden anwenden könnnen.
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Strömungsmechanik II (Vertiefung) [STM II V] -
- Dozent/in:
- Andreas Wierschem
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Di, 14:15 - 15:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/91013181525?pwd=eTZSajdRVzFULzRPY2lDREFRUjZCZz09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF CBI-MA 1-3
WPF ET-MA-VTE 1
PF CEN-MA 1-3
WPF MB-MA-FG9 1-3
WF CE-BA-TW 6
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Strömungsmechanik (CBI, CEN) oder
Strömungsmechanik I für Maschinenbau und Energietechnik
Vorlesung und Übungen werden in Deutsch gehalten.
- Inhalt:
- Die Vorlesung stellt eine Vertiefung der Strömungsmechanik dar. Dimensionsanalyse und Ähnlichkeitstheorie werden vorgestellt und ihre Anwendung in der Strömungsmechanik aufgezeigt. Mittels dimensionsanalytischer Betrachtungen werden wesentliche Bereiche der Strömungsmechanik vorgestellt, wie sie bei der Behandlung ingenieurwissenschaftlicher Systeme bedeutsam sind. Hierzu zählen schleichende und zeitabhängige Strömungen ebenso wie Potential- und Grenzschichtströmungen sowie turbulente und kompressible Strömungen.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, strömungsmechanische Probleme zu analysieren, zu beurteilen und zu lösen.
- Empfohlene Literatur:
- J. H. Spurk, N. Aksel: Strömungslehre: Einführung in die Theorie der Strömungen, 9. Auflage, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2019
F. Durst, Grundlagen der Strömungsmechanik - Eine Einführung in die Theorie der Strömungen in Fluiden, Springer, 2006
H. Kuhlmann, Strömungsmechanik, 2. Auflage, Pearson, 2014
P. K. Kundu, Fluid Mechanics, 6th Ed., Academic Press, 2016
F. M. White, Fluid Mechanics, 8th Ed., McGraw Hill, 2016
F. A. Morrison, An Introduction to Fluid Mechanics, Cambridge, 2013
J. Spurk, Dimensionsanalyse in der Strömungslehre, Springer, 1992
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Strömungsmechanik II (Vertiefung) - Praktikum [STM II P] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Manuel Münsch, Tutoren
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Das Praktikum findet Online statt. Nähere Infos zum Ablauf folgen demnächst.
- Termine:
- Zeit/Ort n.V.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF CBI-MA ab 1
PF CEN-MA ab 1
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Zeit und Ort: zu vereinbarten Zeiten an vereinbarten Orten (siehe Studon).
Voraussetzungen:
Vorlesung in Strömungsmechanik I, sofern möglich Praktikum I.
Für Studierende des Masterstudiengangs mit Vertiefungsfach Strömungsmechanik ist dieses Praktikum Pflicht.
- Inhalt:
- Das Praktikum soll die in der Vertiefungsvorlesung Strömungsmechanik II gewonnenen theoretischen Kenntnisse vertiefen
und den Studenten den Umgang mit ausgewählten Meßtechniken näherbringen. Dabei liegt in dem vorliegenden Praktikumsabschnitt das Schwergewicht
auf der Vermittlung von Kenntnissen zu modernen technischen Einsatzfällen von Strömungen und Meßtechniken.
Die folgenden Praktikumsversuche werden durchgeführt.Grenzschichtströmung:
In diesem Versuch wird das logarithmische Wandgesetz experimentell ermittelt. Die eingesetzte Messtechnik ist die Hitzdraht-Anemometrie, wie sie im Praktikum I eingeführt wurde.
Untersucht wird die Grenzschichtströmung entlang einer ebenen Platte, die seit den bahnbrechenden Arbeiten von Blasius gut bekannt ist. Kreiszylinderumströmung:
Im Windkanal wird mit Hilfe eines Hitzdraht-Anemometers die Umströmung eines Kreiszylinders untersucht.
In diesem Experiment wird die Frequenz der Wirbelablösung von der Oberfläche des Zylinders für variierende Reynoldszahl bestimmt.
Die Ergebnisse sind relevant für Fluid-Struktur-Wechselwirkungen, wie sie in vielen Problemen z.B. im Bauingenieurwesen auftreten.
Die gemessenen Frequenzen werden durch die Strouhal-Zahl repräsentiert. Die Werte dieser Zahl werden mit Werten aus der Literatur verglichen.
Das Verhalten der gemessenen Größe wird unter dem Aspekt der Physik der Grenzschicht interpretiert.
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Strömungsmechanik II (Vertiefung) - Übung [STM II UE] -
- Dozent/in:
- Andreas Wierschem
- Angaben:
- Übung, 1 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Do, 14:15 - 15:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/91013181525?pwd=eTZSajdRVzFULzRPY2lDREFRUjZCZz09
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF ET-MA-VTE 1
PF CBI-MA 1-3
PF CEN-MA 1-3
WF CE-BA-TW 6
WPF MB-MA-FG9 1-3
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