Thermofluiddynamik

Sommersemester, 5 ECTS-LP

Das Modul vermittelt zentrale Konzepte der Strömungsmechanik und Wärmeübertragung und verbindet physikalisches Verständnis mit mathematischer Modellbildung. Ziel ist es, die grundlegenden Mechanismen von Strömungs- und Wärmetransportprozessen systematisch zu erfassen und sicher auf ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen anzuwenden.

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, die physikalischen Grundlagen beider Disziplinen korrekt zu erläutern, deren mathematische Formulierungen herzuleiten und die zugrunde liegenden Annahmen kritisch zu reflektieren. Darüber hinaus können sie die erlernten Modelle eigenständig auf neue technische Problemstellungen übertragen.

In der Strömungsmechanik werden Eigenschaften von Fluiden, das Kontinuumskonzept sowie hydrostatische Zusammenhänge behandelt. Darauf aufbauend folgen die Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie, die Bernoulli-Gleichung für inkompressible Strömungen sowie die Navier-Stokes-Gleichungen. Ergänzt werden diese Inhalte durch Grenzschichttheorie und die eindimensionale Beschreibung kompressibler Strömungen.

Im Bereich der Wärmeübertragung stehen die grundlegenden Mechanismen – Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung – im Mittelpunkt. Thematisiert werden eindimensionaler Wärmedurchgang, Grundlagen der Wärmestrahlung, Wärmeübertrager sowie Wärmeübergang bei erzwungener und freier Konvektion. Zudem werden konvektiver Wärmeübergang in Rohrleitungen und Wärmeübertragung mit Phasenumwandlung behandelt.

Das Modul schafft damit eine fundierte Basis für das Verständnis gekoppelter Strömungs- und Wärmeprozesse in technischen Systemen.

Inhalt

  • Eigenschaften der Fluide und Konzept des Kontinuums
  • Hydrostatik
  • Massen-, Impuls- und Energieerhaltung in Strömungen
  • Bernoulli-Gleichung für inkompressible Strömungen
  • Navier-Stokes-Gleichungen
  • Grenzschichten
  • Kompressible Strömungen in eindimensionaler Beschreibung
  • Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ)
  • Eindimensionaler Wärmedurchgang
  • Grundlagen der Wärmestrahlung
  • Wärmeübertrager
  • WÜ bei erzwungener und freier Konvektion
  • Konvektiver Wärmeübergang in Rohrleitungen
  • Wärmeübertragung mit Phasenumwandlung
Hinweis

Dieses Modul wird gemeinsam mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluiddynamik (TFD) durchgeführt.

Dozent

Markus Richter Markus Richter
Prof. Dr.-Ing. Markus Richter
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
120
Markus Richter Markus Richter
Prof. Dr.-Ing. Markus Richter
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
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Raum
120