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.