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Theorie turbulenter Strömungen ohne und mit überlagerter Verbrennung

Prof. Dr.-Ing. Zarzalis 

LV-Nummer: 22514

Die Veranstaltung findet am "Mo. 08:00-09:30" statt.
Der Veranstaltungsort ist "40.50, SR 004".
Sie umfasst "2" SWS und wird im SS gehalten.
 

Beschreibung



 

Die Anmeldung zur Online - Vorlesung erfolgt über ILIAS (https://ilias.studium.kit.edu/goto.php?target=crs_1114550&client_id=produktiv ). Bitte melden Sie sich zuerst dort an. Der Dozent wird ihren Beitritt zeitnah bestätigen.

Auf der ILIAS Seite finden sie dann einen Link um einer Microsoft Teams Gruppe beizutreten. Über das Microsoft-Teams Programm können Sie dann an den jeweiligen Vorlesungen teilnehmen. 

Wir bitten Sie darum, dass sie, nachdem sie sich in eine MS-Teams Sitzung eingewählt haben, zunächst sowohl ihr Mikrofon als auch ihre Kamera zunächst deaktivieren (Symbole: Kamera und Mikrofon) um die Übertragungsbandbreite nicht zu belasten. Öffnen Sie danach den Chat (eine Sprechblase in der Bedienungsleiste). Hier können Sie fragen zum Stoff schreiben, die auch der Dozent sieht).

Inhaltsverzeichnis

 

 

  1. Einführung
    1. Allgemeine Charakterisierung der Turbulenz
    2. Merkmale turbulenter Strömungen
    3. Turbulenzentstehung, Turbulenzkategorien
    4. Turbulente Strömungen in Natur und Technik
  2. Grundlagen aus dem Bereich laminarer Strömungen
    1. Feldlokale Strömungsfeld-Kinematik/Deformations– und Rotationstensor
      1. Darstellung des lokalen kinematischen Zustandes in kartesischen Koordinaten
      2. Rotations– und Deformationstensor aus der Zerlegung des Tensors des lokalen Relativbewegungszustandes
      3. Feldlokaler kinematischer Zustand als Superposition aus Translation, Rotation und Deformation
      4. Volumendilatation und Divergenz
    2. Strömungsfeld-Differentialgleichungen aus Mass– und Impulsbilanzen
      1. Massebilanz/Kontinuitätsgleichung
      2. Impulsbilanzgleichung, Reibungsspannungen
    3. Energieanalyse laminarer, inkompressibler Strömungen/Energiedissipation
    4. Strömungsfeldgleichungen des Energie– und Stofftransports
      1. Transportgleichung für thermische Energie
      2. Transportgleichung für Stoffspezies
    5. Laminare und turbulente Strömungen/Reynolds-Zahl als Diskriminierungsparameter
  3. Turbulenter Impuls-, Wärme- und Stofftransport
    1. Zerlegung turbulenter Strömungsgrößen in Mittelwerte und Schwankungswerte
    2. Turbulenter Impuls– und Skalaraustausch
    3. Gradienten-Ansätze für turbulent-diffusiven Transportgrößen/Transportstromdichten
    4. Reynolds’sche Gleichungen
      1. Reynolds-Zerlegung turbulenter Feldgrößen
      2. Reynolds’sche Stömungsgleichungen bei Inkompressibilität
      3. Turbulente Skalartransportgleichung bei Inkompressibilität
    5. Reynolds-Zahl-Abhängigkeit der turbulenten, inkompressiblen, zeitgemittelten Transportgleichungen
    6. Turbulente Transportgleichungen für Strömungsfelder mit veränderlicher Dichte unter Verwendung der Favre-Mittelung
      1. Favre-Mittelung und Favre-Schwankungsanteile/Definition
      2. Favre-Zerlegung angewandt auf Massenstromdichte-Terme/Kontinuitätsgleichung
      3. Favre-Zerlegung angewandt auf Impulsstromdichte-Terme/Impulsbilanzgleichung
      4. Favre-Zerlegung angewandt auf die Skalartransport-Terme und die Skalartransport-Gleichung
    7. Wirkungsweise von
    8. Analogie zwischen molekularer– und Wirbelzähigkeit
    9. Molekulare Zähigkeit (innere Reibung)
    10. Prandtl’scher Mischungswegansatz
  4. Dynamik der Turbulenz
    1. Gleichung der kinetischen Energie der Hauptströmung
    2. Gleichung der kinetischen Energie der turbulenten Schwankungsbewegung
    3. Gleichung für die Wirbelstärke (Wirbeltransportgleichung)
    4. Reynoldsgleichung für turbulente Strömungsschichten
      1. Strömung nahe fester Wände
  5. Die Energiekaskade
  6. Vormischflammen
    1. Laminare Flammenfortpflanzung – Thermische Theorie
    2. Turbulente Vormischverbrennung
      1. Parameter und Kennzahlen des Borghi-Diagramms
      2. Mathematisches Flammenmodell für Vormischflammen nach Hans-Peter Schmid

 

Bemerkung

Das Skript wird begleitend zur Vorlesung ausgegeben.

 

 

Anwendungsgebiete

 Der Vorlesungsstoff ist Grundlage vieler wissenschaftlicher und industrieller Anwendungen, insbesondere im Bereich der Gasturbinen und Verbrennungsmotoren.