2189423 – Thermofluiddynamik

In der Vorlesung werden die Grundlagen thermofluiddynamischer Transportvorgänge, wie sie in energie- und wärmetechnischen Komponenten auftreten, vermittelt. Nach der Einführung der entsprechenden Grundbegriffe und -gleichungen für Strömungen mit Wärmeübergang werden die beschreibenden Kennzahlen für erzwungene und freie Konvektion abgeleitet und deren Einfluss auf Strömungsvorgänge in energie- und wärmetechnischen Anlagen und Komponenten diskutiert. Es werden die für eine mathematische Beschreibung von turbulenten thermischen Strömungen zur Verfügung stehenden statistischen Methoden sowie die daraus entstehenden Transportgleichungen erläutert und ausgiebig besprochen. Aufbauend auf den turbulenten Grenzschichtgleichungen werden die Geschwindigkeits- und Temperaturwandgesetze hergeleitet, wie sie in „State-of-the-Art“-Modellen von Berechnungswerkzeugen im Ingenieuralltag zum Einsatz kommen. Diese werden eingehend diskutiert. Es werden Konzepte für in der Praxis gängige Modelle von Berechnungsansätzen eingeführt und die Besonderheiten beim Einsatz mit unterschiedlichen Wärmeträgermedien (Flüssigmetalle, Gase, Öle) aufgezeigt. Mithilfe von Näherungsverfahren werden Analogien und Gebrauchsformeln zur ingenieurstechnischen Beschreibung des konvektiven Wärmeübergangs bei Umströmungen von Körpern und Durchströmungen in Rohren und Kanälen hergeleitet. Darüber hinaus werden Methoden zur Steigerung der Wärmeübertragung aufgezeigt und anhand von Beispielen verdeutlicht.

Allgemeine Informationen

Wichtige Informationen
Das Lernziel der Vorlesung ist die Vermittlung grundlegender und fachspezifischer Zusammenhänge des Impuls- und Energietransports wie sie in energie- und wärmetechnischen Komponenten auftreten. Die Basis bilden hierbei die kontinuumsmechanische Formulierung von thermischen Strömungen. Im Mittelpunkt steht die Beschreibung der konvektiven Wärmeübertragung. Ein Kernelement der Vorlesung ist der Transfer von analytischen Modellen und empirischen Erkenntnissen in „state-of-the-art“ Berechnungswerkzeuge, wie sie im Ingenieuralltag zum Einsatz kommen. Im Rahmen der Vorlesung lernen die Studierenden, (a) Differentialgleichungen für thermofluiddynamische Prozesse aufzustellen und diese mit dimensionslosen Kennzahlen zu beschreiben, (b) eine entsprechende ingenieurtechnische Fragestellung mit Hilfe von Kennzahlen in ein adäquates Modell zu überführen, (c) Analogien und Korrelationen für den konvektiven Wärmeübergang zu entwickeln, (d) Rechenverfahren und Modellierungsansätze für Strömungen mit Wärmeübertragung anwendungsspezifisch auszuwählen und diese zu bewerten, (e) konstruktive Methode kennen, um die lokale und globale Effizienz sowie Effektivität von Wärmeüberträgern zu optimieren.
Kursprogramm
Wesentliche Inhalte
- Grundgleichungen und Kennzahlen der Thermofluiddynamik
- Beschreibungs- und Modellierungsmethoden thermischer turbulenter Strömungen
- Geschwindigkeits- und Temperaturgesetze in Wandnähe
- Konvektive Wärmeübertragung bei turbulenter Umströmung und Durchströmung
- Wärmeübertragungsanalogien (Prandtl-, von Kárman, Martinelli,…)
- Methoden der Wärmeübertragungssteigerung des konvektiven Wärmeübergangs

Veranstaltungsdaten

Dozent(en)
Dr.-Ing. Sebastian Ruck
Abschluß
Master
SWS
2
Credits
4
Start
30. Okt 2025
Ende
19. Feb 2026
Veranstaltungsart
Vorlesung
Modulart
Wahlfach
Ort
20.30 Seminarraum -1.009 (UG)
Termin
09:45-11:30
Zyklus
wöchtl.

Allgemein

Sprache
Deutsch
Copyright
All rights reserved

Kontakt

Name
Dr.-Ing. Sebastian Ruck
Telefon
072160829279
E-Mail
sebastian.ruck@kit.edu
Sprechstunde
Nach Vereinbarung

Verfügbarkeit

Zugriff
27. Aug 2025, 00:00 - 31. Mär 2026, 00:00
Aufnahmeverfahren
Sie können diesem Kurs direkt beitreten.
Zeitraum für Beitritte
Unbegrenzt
Spätester Kursaustritt
31. Mär 2026
Veranstaltungszeitraum
30. Okt 2025 - 20. Feb 2026

Für Kursadministration freigegebene Daten

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Zusätzliche Informationen

Objekt-ID
3563646