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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
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, SO 01.10.2025
Code: UI-TWF-25
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 29.10.2024]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

UI-TWF-25 Umweltingenieurwesen, Bachelor, SO 01.10.2025 , 6. Semester, Pflichtfach
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):
UI-MAT1 Mathematik I
UI-PHY-25 Physik


[letzte Änderung 11.04.2025]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert
Dozent/innen: Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert

[letzte Änderung 28.10.2024]
Lernziele:
Studierende, die dieses Modul erfolgreich abgeschlossen haben, können:
• auf Fragen zu Grundlagen der klassische Wärmelehre und Strömungsmechanik antworten,
• einen innovativen, digitalen Zwilling zu Themen des Umweltingenieurwesens planen,
• Strömungssimulationen und thermische Berechnungen mit ANSYS CFX durchführen,
• selbstständig Problemstellung aus diesem Bereich bewerten und Aufgaben formulieren,
• im späteren Berufsalltag Aufwand und Nutzen einer kommerziellen Simulation einordnen und
• Aufgabenstellung aus diesem Bereich für Mitarbeiter erfolgreich formulieren.

[letzte Änderung 11.04.2025]
Inhalt:
1. Einteilung der Gruppe in Projektteams:
   1.1 Festlegung der Projektstruktur und Rollen
   1.2 Planung der Aufgaben
2. Theorie der klassischen Thermodynamik & Strömungslehre:
   2.1 Vorstellung Wärmelehre und Konvektion
   2.2 Profilumströmung und Rotordesign zum Kühlen
   2.3 Euler- und Bernoulli-Gleichung, Verlustberechnung
   2.4 Massen- und Energieerhaltung
   2.5 Impulserhaltung, Navier-Stokes Gleichungen
   2.6 Ideales Gasgesetz und Stoffmenge
   2.7 Zusammenhang zwischen Turbulenz, Reynolds- und Nusselt-Zahl
3. Grundlagen von Simcenter Amesim:
   3.1 Erstellung von parametrisierten Berechnungsmodellen
   3.2 Erstellung von physikalischen, thermodynamischen Modellen
   3.3 numerische Lösung der partiellen Differentialgleichungen
   3.4 Visualisierung und Interpretation der Ergebnisse
   3.5 Dokumentation der Simulationsergebnisse (ANSYS, Excel, PowerPoint)
4. Durchführung eines Simulationsprojektes:
   4.1 Auswahl einer Innovation aus dem Bereich Umwelt und Erneuerbare Energien
   4.2 Erstellung eines Simulationsplans (DOE)
   4.3 Durchführung von Simulationsrechnungen für die neue Innovation
   4.4 Dokumentation der Versuchsergebnisse (Excel, PowerPoint)
5. Darstellung 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 Simulationen 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
- Es werden Übungen am Simulationsprogramm ANSYS Workbench (CFX) trainiert (keine Vorkenntnisse erforderlich)
- Abschluss durch Präsentation der Ergebnisse und schriftliche Prüfung

[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]
 
[Sat Apr 26 06:18:51 CEST 2025, CKEY=uetwf, BKEY=ut3, CID=UI-TWF-25, LANGUAGE=de, DATE=26.04.2025]