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Dimensionsanalyse (DIMAN V)- Dozent/in
- Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem
- Angaben
- Vorlesung
2 SWS, benoteter Schein, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch oder Englisch
Zeit und Ort: Mo 10:15 - 11:45, LSTM-SR
- Studienfächer / Studienrichtungen
- WF CBI-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)
WF LSE-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)
- Voraussetzungen / Organisatorisches
- Die Lehrveranstaltung wird in Deutsch oder in Englisch durchgeführt.
- Inhalt
- Prototypen zu bauen ist teuer – vor allem, wenn sie nicht funktionieren! Modelle zu bauen ist viel billiger – doch was gilt es dabei zu beachten? Den dabei auftretenden Fragen von vollständiger und unvollständiger Ähnlichkeit und den Grenzen der Übertragbarkeit zwischen verschiedenen Skalen widmet sich die Modelltheorie.
Grundlage der Modelltheorie ist die Dimensionsanalyse. Mit ihrer Hilfe lässt sich Einsicht in die zugrunde liegenden Vorgänge gewinnen und die Menge relevanter Größen zur Beschreibung einer Problemstellung minimieren. Sie gestattet eine Reduktion des Problems und zeigt fundamentale Zusammenhänge eines Problems auf und ermöglicht es, auch ohne Kenntnis zugrunde liegender Gleichungen, den Einfluss einzelner Parameter zu identifizieren.
In der Vorlesung werden die Grundlagen der Dimensionsanalyse und der Modelltheorie dargestellt. Die Tragweite dieser Konzepte wird anhand zahlreicher Beispiele aus verschiedenen Bereichen der Verfahrenstechnik, Strömungsmechanik und Mechanik verdeutlicht.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, das erhaltene Wissen anzuwenden, ingenieurwissenschaftliche Problemstellungen zu bewerten und Lösungen zu entwickeln.
- Empfohlene Literatur
- M. Zlokarnik: Scale-up in Chemical Engineering, Wiley-VCH, 2006
M. Zlokarnik: Scale-up – Modellübertragung in der Verfahrenstechnik, Wiley-VCH, 2005
J. H. Spurk: Dimensionsanalyse in der Strömungslehre, Springer, 2014
H. G. Hornung: Dimensional Analysis, Dover Publications, 2006
G. I. Barenblatt: Scaling, Self-similarity, and Intermediate Asymptotics, Cambridge, 2009
G. I. Barenblatt: Scaling, Cambridge, 2003
T. Szirtes: Applied Dimensional Analysis & Modeling, Elsevier, 2007
H. Görtler: Dimensionsanalyse, Springer, 1975
J. Pawlowski: Die Ähnlichkeitstheorie in der physikalisch-technischen Forschung, Springer, 1971
L. I. Sedov: Similarity and Dimensional Methods in Mechanics, CRC Press, 1993
C. M. Focken: Dimensional Methods and their Applications, Hodder & Stoughton Educational, 1953
J. Palacios: Dimensional Analysis, Macmillan, 1964
R. Darby: Chemical Engineering Fluid Mechanics, CRC Press, 2017
J. Stichlmair: Scale-up Engineering, BHB, 2001
W. J. Duncan: Physical Similarity & Dimensional Analysis, Edward Arnold, 1955
- ECTS-Informationen:
- Title:
- Dimensionanalysis
- Credits: 5
- Prerequisites
- The course will be given in German or in English.
- Contents
- Constructing prototypes is expensive – particularly if they do not work! Using models is much cheaper – but what has to be taken into account to properly transfer the results from the model to the production scale?
How to transfer results from a test tube to a production plant, from a toy car to a racing car or what can one learn from a plane model for a widebody aircraft? We will analyze what needs to be taken into account to carry out proper up-scaling, under which circumstances complete similarity can be achieved and what can be done if it cannot be achieved.
Dimensional analysis is the foundation for scaling. It allows insight into fundamental relations in engineering problems and reducing the number of relevant quantities to a minimum. It enables to identify the impact of individual parameters even without knowledge of the underlying equations.
In the lecture, we present the basics on dimensional analysis and scaling. The reach of their concepts will be illustrated with numerous examples from different areas of process engineering, fluid mechanics and mechanics.
Exercises complete the lecture. Students are instructed to apply their knowledge to engineering problems und to develop appropriate solutions.
- Zusätzliche Informationen
- Schlagwörter: Dimensionen, Ähnlichkeit, Modellgesetze
Erwartete Teilnehmerzahl: 15
- Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
- Startsemester SS 2023:
- Dimensionsanalyse (DIMAN)
- Institution: Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM)
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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