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Einführung Thermodynamik, Wärmeübertragung, Fluidtechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Einführung Thermodynamik, Wärmeübertragung, Fluidtechnik
Modulbezeichnung (engl.): Introduction to Thermodynamics, Heat Transfer and Fluid Technology
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Umweltingenieurwesen, Bachelor, ASPO 01.10.2021
Code: UI-T-TWF
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P251-0016
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
3V+1U (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 6
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur, 90 min.

[letzte Änderung 04.03.2024]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

UI-T-TWF (P251-0016) Umweltingenieurwesen, Bachelor, ASPO 01.10.2021 , 6. Semester, Pflichtfach, technisch
UI-T-TWF (P251-0016) Umweltingenieurwesen, Bachelor, ASPO 01.10.2023 , 6. Semester, Pflichtfach, technisch
UI-T-TWF (P251-0016) Umweltingenieurwesen, Bachelor, SO 01.10.2025 , 6. Semester, Pflichtfach, technisch
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert
Dozent/innen: Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert

[letzte Änderung 07.08.2019]
Lernziele:
Lernergebnisse:
 - die Studierenden kennen die Grundlagen der klassischen Strömungslehre, Thermodynamik und Wärmeübertragung
 - die Studierenden planen im Team ein innovatives Bauteil zur Kühlung einer thermischen Anlage
 - die Auslegung und Optimierung des Prototyps erfolgt mit ANSYS Workbench (CFX)
 - er/sie ist in der Lage, selbstständig Probleme in diesem Bereich zu erkennen und Aufgabenstellungen zu formulieren
 - erste Einarbeitung in die Arbeit mit dem 3D-Simulationstool ANSYS Workbench (CFX)
  
Hauptziel ist, dass der/die Studierende die Kosten und den Nutzen eines Bauteil zur Kühlung einer Anlage in seinem/ihrem späteren Berufsleben einschätzen kann und damit bei der Stellenbesetzung bzw. erfolgreichen Anstellung einordnen kann


[letzte Änderung 11.04.2025]
Inhalt:
1. Arbeit der Gruppe in Projektteams:
 1.1 Definition der Projektstruktur und Rollen
 1.2 Planung der Aufgaben
  
2. Theorie der klassischen Thermodynamik & Strömungslehre:
 2.1 Vorstellung verschiedener Grundgleichungen und Vergleichszahlen
 2.2 Profilströmung und Wärmeübergang
 2.3 Euler- und Bernoulli-Gleichung
 2.4 Massen- und Energieerhaltung
 2.5 Impulserhaltung; Navier-Stokes-Gleichungen
 2.6 Zweigleichungs-Turbulenzmodelle und Wärmeübergang
 2.7 Verlustberechnung, Strömungsabriss, Grenzschicht
  
3. Grundlagen der ANSYS Workbench (CFX):
 3.1 Erstellung einer parametrisierten 3D-Geometrie
 3.2 Diskretisierung der Geometrie mit Gittern
 3.3 numerische Lösung der partiellen Differentialgleichungen
 3.4 Visualisierung und Interpretation der 3D-Simulationsergebnisse
 3.5 Dokumentation der Simulationsergebnisse (Excel, Powerpoint)
  
4. Praktische Arbeit:
 4.1 Erstellung des Prototyps eines Bauteils mit dem 3-D-Drucker
 4.2 Erstellung eines Versuchsplans (DOE)
 4.4 Dokumentation der Versuchsergebnisse (Excel, Powerpoint)
  
Präsentation und Diskussion der Ergebnisse in einem Vortrag vor der Gruppe

[letzte Änderung 11.04.2025]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
- Vorlesung am Beamer
- Durchführung von praxisrelevanten Strömungssimulationen mit ANSYS CFX
- Betreute Rechnerübung im PC Pool
- Präsentation der Lösungen
- Durchführung der Simulationsversuche
- Erstellung eigener PowerPoint Präsentationen der erzielten Ergebnisse

[letzte Änderung 11.04.2025]
Sonstige Informationen:
- Vorlesung und Übung finden im PC-Pool statt
- Übungen werden am Simulationstool ANSYS Workbench (CFX) trainiert (keine Vorkenntnisse erforderlich)
- Abschluss durch eine schriftliche Prüfung
- im Seminar können Inhalte in englischer Sprache vorkommen bzw. Übersetzungen notwendig sein

[letzte Änderung 11.04.2025]
Literatur:
 - Cengel, Yunus A.; Cimbala, John M.: "Fluid Mechanics Fundamentals and Applications"; Mc Graw Hill; Higher Education; 2010
 - Peric, M., Ferziger, J. H.: "Computational Methods for Fluid Dynamics"; Springer-Verlag; 2004
 - Chant, Christopher: "Flugzeug-Prototypen. Vom Senkrechtstarter zum Stealth-Bomber"; Stuttgart, Motorbuch, 1992
 - Strybny, Jan: "Ohne Panik - Strömungsmechanik Lernbuch zur Prüfungsvorbereitung"; vieweg Verlag, 2003
 - Siekmann, Helmut: "Strömungslehre - Grundlagen"; Springer Verlag, 2000
 - Kalide, Wolfgang; "Einführung in die Technische Strömungslehre"; Hanser Verlag, 1984
 - Bohl, Willi: "Technische Strömungslehre"; Vogel Buchverlag, 2002
 - Noll, Berthold: "Numerische Strömungsmechanik - Grundlagen"; Springer-Verlag, 1993
 - Spurk, Joseph H.: "Strömungslehre - Einführung in die Theorie und Praxis"; Springer-Verlag, 1992
 - Sigloch, Herbert: "Technische Fluidmechanik"; Springer-Verlag, 2007

[letzte Änderung 11.04.2025]
 
[Tue Apr 29 04:09:58 CEST 2025, CKEY=uetwfa, BKEY=ut, CID=UI-T-TWF, LANGUAGE=de, DATE=29.04.2025]