Hydromechanik (B.Sc.)

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

  • Bear, J. (1972): Dynamics of fluids in porous media. American Elsevier. New York, London, Amsterdam.
  • Bollrich, G. et al. (1989): Technische Hydromechanik (Teil 2). VEB Verlag für Bauwesen. Berlin.
  • Busch, K.F.; Luckner, L. (1972): Geohydraulik. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie. Leipzig.
  • Chow, V.T.. (1959) Open Channel Hydraulics. Mc Graw Hill. New York.
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  • Engelund, F. (1953) On the laminar and turbulent flow of groundwater through homogeneous sand. Transactions Danish Academy of Technical Sciences, No.3.
  • Forchheimer, Ph. (1930) Hydraulik. Teubner Verlag, Berlin/Leipzig.
  • Hagen, G (1839) Über die Bewegung des Wassers in engen zylindrischen Rohren. Annalen der Physik, Bd. 16.
  • Naudascher, E. (1992) Hydraulik der Gerinne und Gerinnebauwerke. Springer Verlag, Wien/New York.
  • Prandtl, L. (1956) Strömungslehre. Verlag Vieweg & Sohn, Braunschweig.
  • Prandtl, L. (1969) Führer durch die Strömungslehre. 7. Auflage. Verlag Vieweg & Sohn, Braunschweig.
  • Preissler, G.; Bollrich, G. (1992) Technische Hydromechanik 1. VEB Verlag für Bauwesen, Berlin.
  • Press, H.; Schröder, R. (1966) Hydromechanik im Wasserbau. Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin.
  • Richter, H. (1971) Rohrhydraulik - Ein Handbuch zur praktischen Strömungsberechnung. 5. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg.
  • Rotta, J. (1972) Turbulente Strömungen - Eine Einführung in die Theorie und ihre Anwendung. B. G. Teubner Verlag, Stuttgart.
  • Schlichting, H. (1958) Grenzschichttheorie. Verlag G. Braun, Karlsruhe.
  • Schröder, R. (1994) Technische Hydraulik. Springer Verlag. Berlin.
  • Vennard, J.K.; Street, R.L. (1976) Elementary fluid mechanics. 5th Edition. John Wiley & Sons, Inc., New York.
  • Vischer, D.; Huber, A. (1978) Wasserbau. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg.
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