Hydromechanik

Hydromechanik

Exkursion 2014 - Maeslantkering

Organisation

Veranstaltungsform Dozent Zeitraum
Vorlesung Dr.-Ing. David Schürenkamp Sommersemester
Übung Benedikt Bratz, M.Sc. Sommersemester

Lernziele

In Hydromechanik werden die Grundgesetze und Konzepte der Mechanik des "trockenen" Wassers, d.h. ohne Viskosität, sowie deren praktische Implikationen für die wichtigsten Aufgaben des Bauingenieurs vermittelt.
In der Hydrostatik steht das Verständnis des Grundgesetzes unter Berücksichtigung der Erd- und anderer Beschleunigungen im Vordergrund. Danach werden die Studierenden in die Lage versetzt, die Implikation des Grundgesetzes und seine Anwendungen für die Berechnung der hydrostatischen Kräfte auf angrenzenden Flächen beliebiger Form, für den Nachweis der Schwimmfähigkeit und -stabilität von Körpern, für die Bestimmung der Niveauflächen etc. einzusetzen.
In der Hydrodynamik steht die Vermittlung der Erhaltungssätze von Masse, Energie und Impuls für "trockenes" Wasser sowie deren kombinierte Anwendung zur Lösung komplexer Strömungsprobleme im Vordergrund.

Später wird die Viskosität anhand des Fluidreibungsgesetzes von Newton definiert. Die dramatischen Implikationen der Viskosität auf die Strömung werden dann so demonstriert, dass die Studierenden in die Lage versetzt werden, stets zwischen der Welt des "trockenen" und der Welt des "nassen" Wassers zu unterscheiden und die Bedeutung des Grenzschichtkonzepts von Prandtl als Goldene Brücke zwischen den beiden Welten zu erfassen. Die Komplexität der reibungsbehafteten und die Grenzen theoretischer Beschreibungen werden am Beispiel von laminarer Druckströmung im Kreisrohr und im Boden sowie am Beispiel turbulenter Druckrohr- und Freispiegelströmungen aufgezeigt.

Die Inhalte der Lehrveranstaltung Hydromechanik werden nach der neuen Prüfungsordnung in der Klausur Hydromechanik (120 Minuten) geprüft. Alle weiteren Informationen sind auf Stud.IP zu finden.

Lehrinhalte

  • Aufgaben der Hydromechanik und mechanische Eigenschaften des Wassers
  • Hydrostatik
  • Einführung in die Hydrodynamik
  • Kontinuitätsgleichung
  • Einführung in die Potentialströmung
  • Energie- und Impulssatz
  • Kombinierte Anwendungen der Erhaltungssätze
  • Theorie der kritischen Wassertiefe
  • Schwall- und Sunkwellen
  • Borda-Stoßverlust und Wechselsprung
  • Einführung in die realen Flüssigkeiten
  • Fluidreibungsgesetz von NEWTON
  • Laminare und turbulente Strömungen
  • Grenzschichtkonzept von PRANDTL
  • Laminare Strömung im Kreisrohr und im Boden
  • Turbulente Strömung im Kreisrohr und im Freispiegelgerinne

Literaturhinweise

U.a.:

  • Aigner, D., Bollrich, G., Carstensen, D., Diersch, H.-J. G., Horlacher, H.-B., Martin, H., & Pohl, R. (2015). Technische Hydromechanik 4: Hydraulische und numerische Modelle (H. Martin & R. Pohl, Eds.). Beuth.
  • Aigner, D., & Carstensen, D. (Eds.). (2015). Technische Hydromechanik 2: Spezialfälle. Beuth.
  • Bollrich, G. (2019). Technische Hydromechanik 1: Grundlagen. Beuth Verlag.

  • Jirka, G. H. (2007). Einführung in die Hydromechanik (3rd ed.). KIT Scientific Publishing.

  • Martin, H., & Pohl, R. (2014). Technische Hydromechanik 3: Aufgabensammlung. Beuth.

  • Vennard, J. K., & Street, R. L. (1983). Elementary Fluid Mechanics. John Wiley and Sons (WIE).

  • White, F. M. (2015). Fluid Mechanics (8th ed.). McGraw-Hill Professional.