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«Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 1. Mathematische Methoden (18 LP) Analysis III für Ingenieure - Seite 1 Grundlagen der Kontinuumstheorie ...»

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6. Verwendbarkeit geeigneter Studiengang:BR- Master Luft- und RaumfahrtBR- Master Physikalische IngenieurwissenschaftenBRBRgeeignete Studienschwerpunkte:BR- Luftfahrttechnik Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 256

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte Präsenzstudium:BRExperimentelles oder numerisches Arbeiten: 15x4 Stunden = 60 StundenBRBREigenstudium:BRProjektarbeit: 60 Stunden = 180 StundenBRBRPrüfungsvorbereitung: 3x10 Stunden = 30 StundenBRBRSumme: 270 StundenBRLeistungspunkte: 9 LP

8. Prüfung und Benotung des Moduls Prüfungsaquivalente Studienleistungen:BR- ZwischenpräsentationBR- AbschlusspräsentationBRAbgabe eines ProjektberichtesBRBRJede der Teilleistungen muss bestanden werden!

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.BR

10. Teilnehmer(innen)zahl Die Teilnehmerzahl ist, bedingt durch die Projekte, auf 30 Studenten begrenzt.

11. Anmeldeformalitäten Anmeldung zur Lehrveranstaltung:BR- in der ersten VorlesungBRBRAnmeldung zur Prüfung:BRPrüfung muss ensprechend der gültigen Prüfungsordnung angemeldet werden.

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden: beim betreuenden Assistenten Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein

Wenn ja, Internetseite angeben:

Literatur:

Literaturliste im Skript

13. Sonstiges Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 257

Titel des Moduls: Leistungspunkte nach ECTS:

Energieverfahrenstechnik I 6

Verantwortliche/-r des Moduls: Sekreteriat: E-Mail:

Prof. Dr. F. Behrendt RDH 9 frank.behrendt@tu-berlin.de Modulbeschreibung

1. Qualifikation

Die Studierenden:

- besitzen vertiefte wissenschaftliche Kenntnisse im Bereich der Gewinnung von fossilen und biogenen Primärenergieträgern, ihrer Wandlung in Sekundärenergieträger sowie ihrer umweltgerechten Nutzung in thermischen Wandlungsprozessen,

- besitzen die Fähigkeit zur Literaturrecherche und zur wissenschaftlichen Diskussion (ggf. auch in englischer Sprache),

- besitzen die Fähigkeit, konventionelle Problemlösungen kritisch zu hinterfragen, zu verbessern oder durch neue Lösungen zu ersetzen.

- können anhand des erlernten Wissens machanische und technische Systeme im späteren Berufsleben auslegen oder praktisch betreiben sowie komplette Verfahren verstehen und beherrschen.

Fachkompetenz: 60% Methodenkompetenz: 30% Systemkompetenz: 10% Sozialkompetenz:

2. Inhalte

- Gewinnung sowie chemische und thermische Beschreibung fossiler und biogener Primär-energieträger

- Wandlung der Primärenergieträger in nutzbare Sekundärenergieträger und deren Normung

- Grundlegende physikalisch-chemische Beschreibung der thermischen Nutzung von Sekundärenergieträgern und deren technische Umsetzung

- Grundlagen der Abgasbehandlung und deren technische Umsetzung

- Physikalisch-chemische Grundlagen der Verbrennung: Thermodynamik, kinetische Gastheo-rie, Transportphänomene, Reaktionskinetik, chemisches Gleichgewicht, Zündprozesse, all-gemeine Bilanzgleichungen reagierender Strömungen, laminare Vormischflammen, laminare Diffusionsflamme

–  –  –

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen IV basieren auf Vorlesungen und enthalten praktische Übungen im Labor und am Computer sowie Exkursionen; Beteiligung am Seminar mit eigenem Vortrag

5. Voraussetzungen für die Teilnahme Wünschenswert: Kenntnisse in Thermodynamik und Energie-, Impuls- und Stofftransport sowie chemische Grundkenntnisse und Programmierkenntnisse (bevorzugt in MATLAB)

6. Verwendbarkeit Studiengang Physikalische Ingenieurwissenschaft Grundlagen für berufliche Tätigkeit im Bereich der technischen Nutzung thermischer Wandlungspro-zesse fossiler und biogener/regenerativer Brennstoffe (z. B. Klein- und Großkraftwerke, motorische Verbrennung) Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 258

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Präsenzzeiten:

VL: 4 SWS* 15 Wochen = 60 h Seminar: 1 SWS* 15 Wochen = 15 h

Vor- und Nachbereitung:

VL: 15 Wochen * 3 h = 45 h SE: 15 Wochen * 2 h = 30 h Prüfungsvorbereitung = 30 h Summe= 180 h= 6 LP

8. Prüfung und Benotung des Moduls Mündliche Prüfung; unbenoteter Scheine für den Seminarvortrag sind Zulassungsvoraussetzung zur Prüfung

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in zwei Semestern abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl nicht limitiert

11. Anmeldeformalitäten Die Anmeldung zur Mündlichen Prüfung erfolgt im zuständigen Prüfungsamt, ggf über die onlinePrüfungsanmeldung

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein

Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden:

Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein Wenn ja, Internetseite angeben: http://www.evur.tuberlin.de/RDH_deu/veranstaltungen.htm

Literatur:

J. Warnatz, U. Maas, R. W. Dibble: Verbrennung, Springer Verlag S. R. Turns: An Introduction to Combustion, McGraw-Hill Artikel aus der aktuellen (auch englischsprachigen) Literatur





13. Sonstiges Bestandteil der Wahlpflicht- Modulliste "Technische Grundoperationen" (für Fakultät III)

–  –  –

Kenntnisse:

- von grundlegenden Begrifflichkeiten der Gasdynamik

- beim Umgang mit Zustandsgrößen bei unterschiedlichen Strömungsrandbedingungen

- über Ausströmvorgänge von Druckspeichern

- über Verdichtungsstöße und Expansionen

- über die Interaktion von Stößen und Expansionswellen

- von Strömungszuständen in und hinter konvergenten Düsen bzw. Lavaldüsen

- über die instationäre Wellenausbreitung nach der akustischen Theorie

- über die instationäre Wellenausbreitung in Stoßwellenrohren

- über unterschiedliche Versuchsanlagen zur Untersuchung von gasdynamischen Fragestellungen

Fertigkeiten:

- Berechnung von Ausströmvorgängen aus Druckspeichern hinsichtlich des Zustandsgrößenverlaufs, des Massenstromes und des sich ergebenden Impulses (Schub) bei unterschiedlichen Düsenkonturen

- Berechnung der Zustandsgrößenänderung bei reibungsfreien bzw. adiabaten Rohrströmungen

- Berechnung der Strömungsgrößenänderung über schräge und senkrechte Verdichtungsstöße

- Berechnung der Strömungsgrößenänderung über die an konvexen Ecken auftretenden Expansionen

- Berechnung der Änderungen von Strömungsgrößen bei komplexen Stoß-Stoß-, Stoß-Expansions- bzw.

Expansions-Expansions-Interferenzen

- Berechnung des Zustandsgrößenverlaufs in Lavaldüsen

- Berechnung der Zustandsgrößen hinter nicht angepassten Lavaldüsen

- Erstellung von Wellenplänen bei akustischer Wellenausbreitung als auch in Stoßwellenrohren

Kompetenzen:

- Auslegung von Druckspeicherkanälen

- Auslegung von Profilen für Überschallströmungen

- Bewertung der Eigenschaften von Lavaldüsen in Abhängigkeit ihres Einsatzbereichs

- Programmierung und Ergebnisdarstellung mit der Software Scilab oder Matlab

- Arbeiten in Kleingruppen Fachkompetenz: 50% Methodenkompetenz: 40% Systemkompetenz: Sozialkompetenz: 10% Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 260

2. Inhalte

Vorlesung:

- Thermodynamische Grundlagen der Gasdynamik

- Stationäre, eindimensionale kompressible Strömungen

- Kompressible Strömungen mit Reibung und Wärmeaustausch

- Verdichtungsstöße

- Isentrope Kompressions- und Expansionsströmungen

- Quasi-Eindimensionale Strömungen

- Instationäre Wellenausbreitung

- Versuchsanlagen

Übung:

- Grundlagen: Abgrenzung zur Aerodynamik, Definitionen von innerer Energie, Enthalpie und Entropie, Erhaltungssätze, Gasgleichung, Zustandsänderungen

- Berechnungsmethoden: Herleitung und Anwendung der Gleichungen nach de Saint-Vernant & Wantzel (Ausflussformel), Flächen-Geschwindigkeits-Beziehung, Flächen-Machzahl-Beziehung, Durchfluss, Massenstrom

- Berechnungsmethoden: Berechnung von reibungsfreien Rohrströmungen (Rayleigh-Strömungen) bzw.

adiabaten Rohrströmungen (Fanno-Strömungen)

- Stöße: An typischen Überschallkonfigurationen werden die Phänomene Stoß und Schrägstoß diskutiert, Anwendung von Herzkurven bei Stoßreflexionen, Stoßpolaren, Erörterung von Stoßdurchkreuzungen, Entwicklung der Rayleigh-Pitot-Gleichung und ihr Vergleich mit den Isentropenbeziehungen, Berechnung von Heckströmungen

- Kompressions- und Expansionsströmungen: Entwicklung der Prandtl-Meyer-Eckenexpansion und Anwendung an typischen Überschallkonfigurationen, Berechnung und Diskussion von Druckverläufen an Überschallprofilen

- Quasi-Eindimensionale Strömungen: Berechnung der Zustandsgrößen in und hinter angepassten bzw.

nicht angepassten Lavaldüsen, Diskussion verschiedener Betriebszustände von Lavaldüsen unter Berücksichtigung des Massenstroms, Schubentwicklung von konvergenten bzw. konvergent-divergenten Düsen

- instationäre Wellenausbreitung: Anwendung der akustischen Theorie, Berechnung zur Ausbreitung von Kompressions- und Expansionswellen, Berechnung der Betriebszustande von Stoßwellenrohren, Erstellung von Wellenplänen für geschlossene bzw. offene Stoßrohre

Experiment:

Am Trans-/Überschallkanal des Instituts für Luft- und Raumfahrt wird in Kleingruppen folgendes

Experiment durchgeführt:

Vermessung eines bikonvexen Profils im Überschall, Berechnung des Druckbeiwertes, Erörterung der Phänomene Stoß und Expansion mit Hilfe des Schlierenverfahrens

–  –  –

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Es kommen Vorlesungen mit integrierten Übungen zum Einsatz.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

a) obligatorisch: Strömungslehre

b) wünschenswert: Aerodynamik I + II, Lineare Algebra für Ingenieure, Analysis I, Analysis II, Differentialgleichungen für Ingenieure, Mechanik, Kinematik und Dynamik, Einführung in die Informationstechnik, Einführung in die klassische Physik für Ingenieure

6. Verwendbarkeit Dieses Modul ist insbesondere für den Studiengang Luft- und Raumfahrt sowie für den Studiengang Physikalische Ingenieurwissenschaft geeignet. Es bildet die Grundlage für das weiterführende Modul Gasdynamik II sowie eine nicht obligatorische Grundlage für das Modul Aerothermodynamik I.

Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 261

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte Der Arbeitsaufwand beträgt insgesamt 180 h; dies entspricht 6 LP (bei 1LP für 30 Arbeitsstunden), die

sich wie folgt zusammensetzen:

Kontaktzeiten: 60 h Selbststudium (einschließlich Prüfung und Prüfungsvorbereitung): 120 h

8. Prüfung und Benotung des Moduls Eine mündliche Prüfung am Ende.

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl unbegrenzt

11. Anmeldeformalitäten Mündliche Prüfungen müssen im Prüfungsamt angemeldet werden. Terminabsprache erfolgt mit dem zuständigen Mitarbeiter des Fachgebietes. Nähere Informationen zur Anmeldung und zu Prüfungsterminen sind im Internet unter http://www.aero.tu-berlin.de abrufbar.

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden: beim betreuenden Assistenten Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein

Wenn ja, Internetseite angeben:

Kenntnisse:

- von der Methode der Charakteristiken

- über die numerische Simulation mit Hilfe einer kommerziellen Software

- über Profilumströmungen im Überschall

- über konische Strömungsphänomene

- über transsonische Strömungsphänomene

- über die Beurteilung von Überschallflugzeugen hinsichtlich ihrer wirtschaftlichen und gasdynamischen Anforderungen

- über Hyperschallfluggeräte

- über Hyperschallversuchsanlagen

Fertigkeiten:



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