Die Vorlesung bietet eine Erweiterung auf wichtige Probleme der Fluiddynamik und gliedert sich in folgende Kapitel:

• Erhaltungsgleichungen der Fluiddynamik Erhaltung von Masse, Impuls und Energie (Navier-Stokes Gleichungen), Spannungs-Dehnungs-Beziehungen, thermische und kalorische Zustandsgleichungen
• Ähnlichkeitstheorie der Fluide
• Schleichende Strömung
• Potentialströmung
• Grenzschichttheorie
• Einführung in turbulente Strömungen
• Eindimensionale Gasdynamik

Lernziele:
Die Studierenden sollen auch komplexere theoretische oder experimentelle Problemstellungen der Fluiddynamik analysieren und mathematisch beschreiben können und – für einfache Beispiele – auch berechnen können.

Die Vorlesung liefert eine Einführung in die Thermodynamik und Strömungsmechanik kompressibler Fluide. Die Vorlesung gliedert sich in:

• Wiederholung der strömungsmechanischen und thermodynamischen Grundlagen
• Eindimensionale Stromfadentheorie für die stationäre Düsenströmung, den stationären Verdichtungsstoß und die viskose Rohrströmung
• Eindimensionale Stromfadentheorie für die lineare (akustische) und nichtlineare Wellenausbreitung, das Stroßrohr (Riemann Problem) und die Analogie zur Gerinneströmung
• Gasdynamik der Verbrennung: Deflagration und Detonation
• Einführung in die analytischen und numerischen Lösungsmethoden

Lernziele:
Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, die Effekte der Kompressibilität zu verstehen und sie in technischen Strömungen zu identifizieren. Sie werden imstande sein, Berechnungen stationärer und instationärer, eindimensionaler Phänomene der kompressiblen Strömung durchzuführen und ihre Folgen für den Anlagenentwurf zu analysieren. Die Einführung in numerische Lösungsmethoden liefert eine Grundlage für die Anwendung spezialisierter Berechnungsprogramme.

Ziel der Vorlesung ist eine Einführung in die Strömungsmechanik reibungsbehafteter turbulenter Fluide. Strömungen treten in zwei verschiedenen Formen auf, als laminare und als turbulente Strömungen. Laminare Strömungen können exakt modelliert werden. Turbulente Strömungen, die für nahezu alle technischen Anwendungen relevant sind, sind auf Grund ihres stochastischen Charakters jedoch nur näherungsweise zu erfassen. Die Vorlesung analysiert die Struktur der turbulenten Strömungen, und baut darauf die Behandlung der wichtigsten Ansätze zur Berechnung turbulenter Strömungen. Grobgliederung:

• Entstehung der Turbulenz
• Statistische Erfassung der Turbulenz
• Struktur der turbulenten Strömungen  
• Simulation der Turbulenz – LES und DNS  
• Reynolds-gemittelte Gleichungen  
• Ansätze zur Turbulenzmodellierung  
• Kompressible turbulente Strömungen

Lernziele: 
Verständnis der modernen Methoden der Evaluierung der Effekte der Turbulenz

Diese Vorlesung ist eine Einführung in die Mechanik der Fluide und umfasst die folgenden Kapitel:

• Statik der Fluide
• Kinematik der Fluide
• Stromfadentheorie inkompressibler Fluide
• Herleitung der Massen- und Energieerhaltungsgleichung
• Bernoulli-Gleichung
• Energiegleichung mit externer Energiezufuhr und Reibung
• Impulserhaltungssatz
• Drallsatz
• Grundlagen reibungsbehafteter Strömung
• Stromfadentheorie kompressibler Fluide (Einführung in die Gasdynamik)

Voraussetzung "Fluiddynamik" und "Strömungsmechanik"

The course aims to provide a detailed understanding of numerical techniques that are used for fluid flow simulation and to enable the students to understand the strengths and shortcomings of these methods. The first half of the course will focus on numerical techniques and the discretisation of the Navier-Stokes equations; the respective tutorials will apply Matlab to develop a simplified (1D) CFD tool. The second half of the course will teach the basics of the OpenFOAM software and apply this program to solve the flow in canonical geometries.

The course material can be accessed via moodle, for which you need a password. This is the birth date of John von Neumann. The birthday must be formatted like "DDMMYYYY".

The course will cover the following topics:

• Interpolation, numerical integration and differentiation, discretisation of convective and diffusive fluxes, advancing/integration in time, pressure-velocity coupling, 3D-CFD, Reynolds averaged simulations, Large-Eddy Simulation
• Introduction to concepts of OpenFOAM, basics of grid generation, setting up a simple flow simulation, programing a custom solver in OpenFOAM

Upon successful completion of the course, students will have obtained the following skills and knowledge:

• Knowledge of schemes for solving the partial differential equations of fluid mechanics
• Knowledge of the Finite Volume Method
• Knowledge of terms and abbreviations of computational fluid mechanics
• Knowledge and an understanding of discretization schemes for convective and diffusive fluxes
• Knowledge and an understanding of the properties of the above schemes
• Knowledge about schemes for pressure-velocity coupling in incompressible descriptions
• Ability to implement simplified CFD codes in Matlab
• Basic skill set to use 3D CFD programs for solving fluid mechanical problems
• The ability to apply OpenFOAM to solve three-dimensional flow problems
• Knowlege and an understanding of the limitations of CFD approaches, models and numerical schemes
• An understanding of the sources and properties of numerical error (Dissipation/Dispersion)