Strömungslehre

Die Studierenden können grundlegende und fortgeschrittene strömungsmechanische Fragestellungen analysieren, physikalische Zusammenhänge bewerten und fluidtechnische Systeme fachgerecht auslegen (WAS), indem sie die Prinzipien der Strömungsmechanik sicher anwenden, die erweiterte Bernoulli-Gleichung nutzen, Strahlkräfte und reibungsbedingte Druckverluste berechnen sowie moderne Berechnungssoftware einsetzen. Durch theoretische Vorlesungen, praktische Übungen und Laborversuche – etwa zu cw-Wert-Messung, Strahlkräften und dynamischem Auftrieb – übertragen sie theoretische Konzepte auf realitätsnahe Szenarien und vertiefen ihr Verständnis durch experimentelle Methoden (WOMIT), um fluidtechnische Anlagen und Komponenten zuverlässig zu analysieren, planen und optimieren zu können, ein fundiertes Verständnis des Material- und Strömungsverhaltens unter Belastung zu entwickeln und sichere, effiziente ingenieurwissenschaftliche Lösungen für aktuelle und zukünftige Herausforderungen im Maschinenbau zu gestalten (WOZU).

Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen (Fluide)

• Kontinuumshypothese und Infinitesimalrechnung
• Dichte und Kompressibilität, dynamische und kinematische Viskosität

Hydrostatik

• Oberflächen und Volumenkräfte
• Grundgleichung der Hydrostatik
• Kommunizierende Gefäße (Flüssigkeitsmanometer, hydraulische Presse)
• Druckkraft auf eine ebene Seitenwand, Druckkraft auf eine gekrümmte Wand
• Flüssigkeit in beschleunigten Gefäßen

Aerostatik

• Schichtung der Erdatmosphäre, isotherme Atmosphäre, isentrope Atmosphäre, polytrope Atmosphäre (Normatmosphäre)

Kinematik der Fluide

• Lagrangesche und Eulersche Darstellung
• substantielle, lokale und konvektive Änderung
• Bahnlinien, Stromlinien, Streichlinien
• ein-, zwei- und dreidimensionale Strömung
• Stromröhre und Stromfaden
• Wahl des Bezugssystems
• Kontinuitätsgleichung in differentieller Form
• Kontinuitätsgleichung für den Stromfaden

Stromfadentheorie

• Eulersche Gleichung, Bernoullische Gleichung für inkompressible Fluide
• Anwendungen der Bernoullischen Gleichung
• inkompressible Strömungen mit Energiezufuhr, - abfuhr und Verlusten
• Impulssatz, Impulsmomentensatz

Rohrhydraulik

• laminare und turbulente Rohrströmung, Reynolds-Zahl
• Hagen-Poiseuille-Strömung, turbulente Strömung und Einfluss der Wandrauhigkeit
• Druckverluste bei der Rohrströmung

Vorlesungen mit praktischen Beispielen, Übungen, Tutorien, Projekt/Praktikum, E-Learning und Blended Learning, Problem-Based Learning, Flipped Classroom, Softwareeinsatz, Peer Teaching

• von Böckh, P., Saumweber, C. (2013): Fluidmechanik – Einführendes Lehrbuch, 3. Aufl., Springer-Vieweg.
• Böswirth, L., Bschorer, S. (2014): Technische Strömungslehre – Lehr- undÜbungsbuch, 10. Aufl., Springer-Verlag.
• Kuhlmann, H. (2014): Strömungsmechanik – Eine kompakte Einführung für Physiker und Ingenieure, 2. Aufl., Pearson-Studium.
• Siegloch, H. (2014): Technische Fluiddynamik, 9. Aufl., Springer-Verlag.
• Zierep, J., Bühler K. (2008): Grundzüge der Strömungslehre – Grundlagen, Statik und Dynamik der Fluide, 7. Aufl., Teubner-Verlag.
• Skript: Strömungslehre, Laboranleitungen