Automobilentwicklung (M.Eng.) u. Maschinenbau (M.Eng.) 18S

Sehr geehrte Studierende,

herzlich Willkommen in der Vorlesung Produktionssysteme im Sommersemester 2018.

Die Vorlesung gliedert sich in 4 große Themengebiete:

1. Aktuelle Trends in der Produktion

2. Methodische Sicht: Ganzheitliche Produktionssysteme

3. Infrastrukturelle Sicht:

• Materialfluss
• Organisationsformen von Fertigung und Montage
• Betriebsmittel (Werkzeugmaschine, Handhabungsmittel, Lager- und Transportmittel)

4. Prozesssicht: Prozessplanung in Fertigung und Montage

Die Vorlesungsunterlagen werden im wöchentlichen Rhythmus eingestellt.

Beschreibung

Wissen und Verstehen Turbulente Strömungen kommen in einer Vielzahl technischer Anwendungen wie der Windkraft, bei Turbomaschinen oder bei Automobilen vor. Eine möglichst akkurate Beschreibung und Simulation turbulenter Strömungen stellt eine besondere Herausforderung dar und ist zentral um die Simulation in der Ingenieurspraxis nutzen zu können. Mit den Navier-Stokes Gleichungen steht ein mathematisches Modell für die Beschreibung technisch relevanten Strömungen zur Verfügung. Basierend darauf lassen sich turbulente Strömungen modellieren und numerisch analysieren. Vergleiche mit Experimenten sind erforderlich zur Modellvalidierung an realen Strömungen.

Ingenieurwissenschaftliche Methodik

Die Vorlesung soll den Studierenden ein grundsätzliches Verständnis turbulenter Strömungen vermitteln. Die Grundlagen der Modellierung werden dargestellt und Anwendungen aufgezeigt. Ziel ist es ausserdem, durch praktische Anwendung im Labor mittels experimentellen Strömungsuntersuchungen (Particle Image Velocimetry, laserbasierter Rayleigh Streuung) sowie mit Hilfe von CFD Simulationen (ANSYS) zu zeigen, wie Problemstellungen mit ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen analysiert und gelöst werden können. In begleitenden Rechen-, Labor- und Computerübungen wird den Studierenden die Fähigkeit vermittelt Zusammenhänge zu identifizieren, zu formulieren und zu lösen.

Ingenieurpraxis

Absolventen/innen sind in der Lage

• die wesentlichen Methoden und Modelle zur numerischen Simulation turbulenter Strömungen zu kennen und anzuwenden,
• turbulente Strömungen zu simulieren und die Ergebnisse reflektiert zu analysieren,
• sich in Modellierungsansätze turbulenter Strömungen einzuarbeiten.

Schlüsselqualifikationen

Absolventen/innen sind in der Lage

• numerische Simulationen im Zusammenhang eines Entwicklungsprozesses zu verstehen und zu integrieren;
• numerischen Methoden in der betrieblichen Praxis bewusst einzusetzen;
• aktuelle Forschungsbereiche der Turbulenzforschung zu verstehen und zu reflektieren. Insbesondere in der aktuellen Forschung wird darstellt, welchen Stellenwert Frauen und Männer (Genderrelevanz) in diesem Bereich der Forschung haben.

Vorlesungsinhalt

Einführung / Phänomenologie turbulenter Strömungen

Reynolds-gemittelte Gleichungen (Reynolds Averaged Navier Stokes, RANS)

• Einführung von Kenngrößen turbulenter Strömungen
• Diskussion ausgewählter Turbulenzmodelle

Spektrale Sichtweise der Turbulenz

• Diskussion von Eigenschaften turbulenter Strömungen
• Einblick in die direkte numerische Simulation (DNS)

Grobstruktur-Simulation (Large Eddy Simulation, LES)

• Einführung des Konzeptes der Filterung
• Einführung und Diskussion ausgewählter Feinstrukturmodelle

CFD Simulationen mit ANSYS

• Einführung und Anwendung (PC Pool) des CFD Simulation Tools ANSYS für verschiedene praxisrelevante Konfigurationen

Validierung der CFD Simulationen mit experimentellen Methoden:

1. Particle Image Velocimetry (PIV)

• Einführung (Vorlesung) und Anwendung (Laborveranstaltung) des berührungslosen optischen Verfahrens zur Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in Strömungen

2. Messung der Temperaturen in Strömungen mittels laserbasierter Rayleigh Streuung

• Einführung (Vorlesung) und Anwendung (Laborveranstaltung) der Temperaturmessung in Strömungen mittels laserbasierter Rayleigh Streuung