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Departments >> Faculty of Engineering >> Department of Chemical and Biological Engineering >>
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Chair of Fluid Mechanics
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Fluid Mechanics [FM] -
- Lecturer:
- Manuel Münsch
- Details:
- Vorlesung, 2 cred.h, graded certificate, ECTS: 3, nur Fachstudium, Geschäftsstelle des Elitestudiengangs Advanced Materials and Processes (MAP)
- Dates:
- Tue, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting
Tue
- Fields of study:
- WPF MAP-O 1
- Prerequisites / Organisational information:
- Due to corona virus precautionary measures all activities within the course Fluid Mechanics:
• lecture (Tuesday: 08:15-09:45 o’clock)
• tutorial (Thursday: 10:15-11:45 o’clock)
will take place online via Zoom or video files until further notice.Further details are communicated during the first lecture on 03.11.2020 (08:15-09:45 o’clock).
This lecture will be organized via Zoom. Please establish your own FAU account, see for example:
https://www.rrze.fau.de/medien-entwicklung/digitales-arbeiten/zoom/ https://fau.zoom.us/ Further information (especially: Link to the first Zoom lecture) and documents will be provided via the
Fluid Mechanics StudOn page for registered participants:
https://www.studon.fau.de/crs2003464.html Please sign up as soon as possible to make sure that all updates will reach you:
https://www.studon.fau.de/crs2003464_join.html
Use FM-MAP20 to get access. Downloads zu der Vorlesung sind auf der Instituts-Homepage zu finden / downloads to the lecture are find on the institute-homepage
- Contents:
- Motivation, history organization of the lecture
Introduction, continuum, pressure, surface tension Scalars, vectors and tensors Fluid statics and buoyancy Governing equations: Integral analysis of fluid flow Governing equations: Differential analysis of fluid flow Spcial forms of governing equations Similitude, dimensional analysis, and modeling Solutions of basic internal and external flows Applied examples of the course material
The Students
will learn the mathematical fundamentals of integral and differential modeling fluid flows can classify different types of fluid flow phenomena and derive the necessary non-dimensional parameters can simplify and utilize mathematical models for the solution of different types of flows have the chance to see the direct application of the content in the research and development work conducted at LSTM-Erlangen
- Recommended literature:
- Munson, Yound and Okiishi: Fundamentals of Fluid Mechanics. John Willey and Sons
Fox and McDonald: Introduction to Fluid Mechanics. John Willey and Sons White: Fluid Mechanics. McGraw Hill Durst: Grundlagen der Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Theorie der Strömung von Fluiden. Springer
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Numerical Fluid Mechanics [NMTFD VO] -
- Lecturer:
- Manuel Münsch
- Details:
- Vorlesung, 2 cred.h, nur Fachstudium
- Dates:
- Mon, 14:15 - 15:45, room tbd
- Fields of study:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF CE-MA-TA-TFD 7
WPF MB-MA-FG9 1-3
PF MAP-S-CMP 3
WPF CEN-MA 1-3
WF LSE-MA 1-3
- Prerequisites / Organisational information:
- Strömungsmechanik I,II
Due to corona virus precautionary measures all activities within NMTFDI:
• lecture (Monday: 14:15-15:45 o’clock)
• tutorial (Wensday: 14:15-15:45 o’clock)
• practical (Monday: 10:00-11:30 o’clock)
will take place online via Zoom or video files until further notice. Further details will be given during the first lecture on 02.11.2020 (14:15-15:45 o’clock).
This lecture will be organized via Zoom. Please establish your own FAU account, see for example:
https://www.rrze.fau.de/medien-entwicklung/digitales-arbeiten/zoom/ https://fau.zoom.us/ Further information (especially: Link to the first Zoom lecture) and documents will be provided via
the StudOn page of the NMTFDI lecture:
https://www.studon.fau.de/crs3372771.html Please sign up as soon as possible to make sure that all updates will reach you:
https://www.studon.fau.de/crs3372771_join.html
Use NMTFD-is-fun to get access.
- Contents:
- Governing equations and models in fluid mechanics
Steady problems: the Finite-Difference Method (FDM) Unsteady problems: methods of time integration Advection-diffusion problems The Finite-Volume Method Solution of the incompressible Navier-Stokes equations Grids and their properties Boundary conditions
The students who successfully take this module should:
understand the physical meaning and mathematical character of the terms in advection-diffusion equations and the Navier-Stokes equations assess under what circumstances some terms in these equations can be negelcted formulate a FDM for the solution of unsteady transport equations asess the convergence, consistency and stability of a FDM formulate a FVM for the solution of unsteady transport equations know how to solve the Navier-Stokes equation with the FVM implmement programs in matlab/octave to simulate fluid flow assess the quality and validity of a fluid flow simulation work in team and write a report describing the results and significance of a simulation know the different types of grids and when to use them
- Recommended literature:
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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik - Praktikum [NMTFD P] -
- Lecturers:
- Manuel Münsch, Suharto Saha
- Details:
- Praktikum, 3 cred.h, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Dates:
- Mon, 10:00 - 12:00, room tbd
- Fields of study:
- WPF CBI-MA ab 1
WF LSE-MA ab 1
WPF CEN-MA ab 1
WPF CE-MA-TA-TFD ab 1
- Contents:
- The theory given in the lectures and applied in the exercise class is implemented into computer programs in this practical class.
The following problems are solved with matlab/octave programs:
The students who successfully complete this practical class should:
be able to write matlab/octave problems solving transport problems understand the convergence and accuracy of a method in practical situations write a program to solve the two-dimensional Navier-Stokes equations work in team and write reports describing the results and significance of a simulation
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Tutorial numerical fluid mechanics [NMTFD UE] -
- Lecturers:
- Manuel Münsch, Simon Wagner
- Details:
- Übung, 1 cred.h, nur Fachstudium
- Dates:
- Wed, 14:15 - 15:45, 02.224 Cauerstr.9
- Fields of study:
- WPF CE-MA-TA-TFD 7
WPF MB-MA-FG9 1-3
WPF CBI-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
WF LSE-MA 1-3
PF MAP-S-CMP 3
- Contents:
- The theory given in the lectures is extended and applied to several transport problems in this exercise class:
discretization of the Blasius similarity equations parabolization and discretization of the boundary layer equations finite-Difference discretization of heat-transfer problems approximation of boundary conditions finite-Volume discretization of heat-transfer problems discretization and time-stepping of the Navier-Stokes equations projections methods: the SIMPLE and PISO Methods
The students who successfully solve the exercises should:
be able to discretize transport problems with the finite-difference and the finite-volume methods discretize several type of boundary conditions (no-slip, flux, mixed) understand how the implementation of projection methods to solve the Navier-Stokes equation is done work in team
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Physik der Turbulenz und Turbulenzmodellierung II [PTT II] -
- Lecturers:
- Jovan Jovanovic, Antonio Delgado
- Details:
- Vorlesung mit Übung, 3 cred.h, ECTS: 5, nur Fachstudium, During lockdown there is no presence allowed in the lectures
- Dates:
- Fri, 14:15 - 15:45, KS II
You can participate either personally or via Live-Stream. More information will follow.
starting 13.11.2020
- Fields of study:
- WF CBI-MA 1-3
WF CE-MA-TA-TFD 7
WPF CEN-MA 1-3
- Prerequisites / Organisational information:
- Physics of turbulence and turbulence modelling I
- Contents:
- Turbulence decomposition
(mean flow, turbulent stresses, higher-order moments);
second order moments (anisotropy tensor, invariants);
anisotropy invariant mapping of turbulence in wall-bounded flows;
turbulent viscosity, Prandtl-Kolmogorov formula;
dynamics of turbulence dissipation rate;
twopoint correlation technique (locally homogeneous turbulence);
dissipation rate equation (closure model);
velocity-pressure gradient correlations
(Poisson equation, Chou’s integral, slow and fast parts of correlations);
turbulence transport (closure approximation);
predictions (homogeneous shear flows, wall-bounded flows, transitional flows)
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Rheology/Rheometry [RHEO VO] -
- Lecturer:
- Andreas Wierschem
- Details:
- Vorlesung, 2 cred.h, ECTS: 5, nur Fachstudium, ECTS-Credits: 7,5 einschließlich Praktikum
- Dates:
- Tue, 10:15 - 11:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/94600867939?pwd=eDdPMEYrektjTXJFajZmOXQ2QlFtUT09
- Fields of study:
- WPF CBI-MA 1-3
WPF LSE-MA 1-3
WPF CEN-MA 1-3
- Prerequisites / Organisational information:
- Grundwissen in Strömungsmechanik bzw. Thermofluiddynamik der Biotechnologie. Die Lehrveranstaltung wird in Deutsch oder in Englisch durchgeführt.
- Contents:
- Rheologie beschäftigt sich mit dem Verformungs- und Fließverhalten von Stoffen. Sie konzentriert sich vor allem auf das Materialverhalten komplexer Materie. Dazu gehören nahezu alle Materialien biologischen Ursprungs wie Zellen, Gewebe, Körperflüssigkeiten, Biopolymere und Proteine aber auch die meisten chemischen Systeme wie allgemein Polymerschmelzen und –lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Schäume oder Gele. Bei der Entwicklung ingenieurwissenschaftlicher Lösungen sind diese Kenntnisse bzw. deren messtechnische Erfassung von entscheidender Bedeutung. Dies beinhaltet die Bestimmung rheologischer Eigenschaften neuer Materialien aber auch biologischer Systeme, deren Veränderungen bei Krankheiten bzw. deren medikamentöser Behandlung. Es ist unerlässlich bei der Auslegung verfahrenstechnischer Anlagen (z.B. Druckverlust, Auswahl eines Rührorgans, Pumpen, Belastungsgrenzen von Zellen z.B. bei 3D-Druck oder in Bioreaktoren, etc.), der Prozesskontrolle (z.B. beim Drucken, Beschichten, Lackieren, Sprühen, Extrudieren, Etikettieren) bis hin zu den Qualitätsanforderungen des Produkts (Lebensmitteln, Kosmetika, Wasch- und Reinigungsmitteln, etc.).
In der Lehrveranstaltung Rheologie/Rheometrie werden die Fließ- und Deformationseigenschaften bei konstanten und zeitabhängigen Beanspruchungen behandelt. Neben empirischen Fließgesetzen wird der Einfluss der Mikrostruktur auf das rheologische Verhalten der Stoffe dargestellt. Zudem werden die entsprechenden Messmethoden (rheometrisch, Online-, Inline-Viskosimeter, rheooptisch) und Einflüsse typischer Messfehler, deren Vermeidung bzw. Korrektur vorgestellt.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, das erhaltene Wissen anzuwenden, rheologische Problemstellungen zu bewerten und Lösungen zu entwickeln. Es besteht die Möglichkeit, sich in einem Praktikum mit unterschiedlichen rheologischen Messsystemen und –methoden vertraut zu machen.
- Recommended literature:
- C. W. Macosko: Rheology - Principles, Measurement and Application, Wiley-VCH (1994)
F. A. Morrison: Understanding Rheology, Oxford Univ. Press (2001) J. F. Steffe: Rheological Methods in Food Process Engineering, Freeman (1996) T. G. Mezger: Das Rheologie Handbuch, 5th ed., Vincentz (2016) H. A. Barnes, J. F. Hutton, K. Walters: An Introduction to Rheology, Elsevier (1989)
R. G. Larson: The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford (1999)
T. F. Tadros: Rheology of Dispersions, Wiley-VCH (2011)
T. A. Witten: Structured fluids, Oxford (2010) P. Coussot: Rheometry of Pastes, Suspensions, and Granular Materials, Wiley (2005)
M. Pahl, W. Gleißle, H.-M, Laun: Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere, 4. Auflage, VDI-Verlag (1995)
D. Weipert, H.-D. Tscheuschner, E. Windhab: Rheologie der Lebensmittel, Behr‘s Verlag (1993) M. A. Rao: Rheology of fluid and semisolid foods, 3rd ed., Springer (2013)
J. W. Goodwin, R. W. Hughes: Rheology for Chemists, RSC Publishing (2008)
D. Lerche, R. Miller, M. Schäffler: Dispersionseigenschaften, 2D-Rheologie, 3D-Rheologie, Stabilität (2015)
G. G. Fuller: Optical Rheometry of Complex Fluids, Oxford Univ. Press (1995)
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Fluid Mechanics II [STM II V] -
- Lecturer:
- Andreas Wierschem
- Details:
- Vorlesung, 3 cred.h, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Dates:
- Tue, 14:15 - 15:45, Zoom-Meeting
https://fau.zoom.us/j/91013181525?pwd=eTZSajdRVzFULzRPY2lDREFRUjZCZz09
- Fields of study:
- PF CBI-MA 1-3
WPF ET-MA-VTE 1
PF CEN-MA 1-3
WPF MB-MA-FG9 1-3
WF CE-BA-TW 6
- Prerequisites / Organisational information:
- Strömungsmechanik (CBI, CEN) oder
Strömungsmechanik I für Maschinenbau und Energietechnik
Vorlesung und Übungen werden in Deutsch gehalten.
- Contents:
- Die Vorlesung stellt eine Vertiefung der Strömungsmechanik dar. Dimensionsanalyse und Ähnlichkeitstheorie werden vorgestellt und ihre Anwendung in der Strömungsmechanik aufgezeigt. Mittels dimensionsanalytischer Betrachtungen werden wesentliche Bereiche der Strömungsmechanik vorgestellt, wie sie bei der Behandlung ingenieurwissenschaftlicher Systeme bedeutsam sind. Hierzu zählen schleichende und zeitabhängige Strömungen ebenso wie Potential- und Grenzschichtströmungen sowie turbulente und kompressible Strömungen.
Übungen ergänzen die Vorlesung. Studenten werden angeleitet, strömungsmechanische Probleme zu analysieren, zu beurteilen und zu lösen.
- Recommended literature:
- J. H. Spurk, N. Aksel: Strömungslehre: Einführung in die Theorie der Strömungen, 9. Auflage, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2019
F. Durst, Grundlagen der Strömungsmechanik - Eine Einführung in die Theorie der Strömungen in Fluiden, Springer, 2006
H. Kuhlmann, Strömungsmechanik, 2. Auflage, Pearson, 2014
P. K. Kundu, Fluid Mechanics, 6th Ed., Academic Press, 2016
F. M. White, Fluid Mechanics, 8th Ed., McGraw Hill, 2016
F. A. Morrison, An Introduction to Fluid Mechanics, Cambridge, 2013
J. Spurk, Dimensionsanalyse in der Strömungslehre, Springer, 1992
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