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Fluid Dynamics and Heat Transfer

Die Physik von laminaren und turbulenten Strömungen verstehen

HSR Rapperswil
Studium
Strömungsmechanik
Strömungsmechanik
Temperaturfelder

Physik & analytische Betrachtung vieler strömungsmechanischer und thermodynamischer Themen für effiziente Simulationen

Flüssige und gasförmige Strömungen unterliegen den physikalischen Gesetzen der Fluiddynamik. In diesem Kurs erhalten Sie ein tieferes Verständnis der konservativen Erhaltungssätze von Masse, Impuls und Energie. Außerdem lernen Sie, wie Turbulenzen die Strömung beeinflussen ...

Weitere Informationen zum Produkt

Übersicht
Level:
Aufbau
Zielgruppe:
Anwender
Voraussetzungen:
Studienabschluss, Berufspraxis
Nutzen:
  • Begriffe und Erhaltungsgleichungen der Fluiddynamik beherrschen
  • Wärmeleitung / Wärmeübergang, CHT, Konvektion und Strahlung simulieren
  • Turbulente Strömungen beschreiben und modellieren
  • Simulationswissen auf Masterniveau & Modulzeugnis mit ECTS-Punkten
Level
Aufbau
Zielgruppe
Anwender
Voraussetzungen
Studienabschluss, Berufspraxis
Nutzen
  • Begriffe und Erhaltungsgleichungen der Fluiddynamik beherrschen
  • Wärmeleitung / Wärmeübergang, CHT, Konvektion und Strahlung simulieren
  • Turbulente Strömungen beschreiben und modellieren
  • Simulationswissen auf Masterniveau & Modulzeugnis mit ECTS-Punkten
Weitere Informationen und persönliche Beratung Passt diese Weiterbildung zu Ihren beruflichen Zielen? Finden Sie es heraus in einer Infoveranstaltung, einer Probevorlesung oder einem persönlichen Gespräch.

Unser Angebot im Detail

Inhalte

Fluiddynamik

  • Definitionen: Kontinuumshypothese, Strömungsvariablen, Newtonsche und nicht-newtonsche Flüssigkeiten, Oberflächenspannung, Stromlinien/Pfadlinien, Wirbel/Zirkulation, Fließeigenschaften, Dimensionslose Größen

  • Erhaltungsgesetze
    • Erhaltung von Masse, Impuls und Energie
    • Kontinuitätsgleichung
    • Navier-Stokes-Gleichungen, Euler-Gleichungen, Bernoulli-Gleichung
  • Grenzschicht
    • Grenzschichtdicke, Wandschubspannung, Blasiusgrenzschicht, Strömungsablösung
  • Turbulenz
    • Charakteristika der turbulenten Strömung, Übergang, Kritische Reynoldszahl
  • Kompressible Strömung
    • Schallgeschwindigkeit, Machzahl, Laval-Düse, Stoßwellen

Wärmeübertragung

  • Definitionen
    • Temperatur, Temperaturgradient, Wärme, Wärmefluss, Wärmefluss, Wärmefluss, Wärmekapazität
    • Dimensionslose Größen: Nusselt-Zahl, Prandtl-Zahl, Péclet-Zahl, Grashof-Zahl
  • Wärmeleitung
    • Randbedingungen
    • Analytische Lösungen
    • Numerische Lösungen
    • Wärmeleitung in Navier-Stokes-Gleichungen
  • Wärmeübergang bei erzwungener und freier Konvektion
    • Wärmeübergangskoeffizient, empirische Modelle und deren Grenzen
    • Einsatz in CFD-Simulationen: Conjugate Heat Transfer, Boussinesq-Approximation
  • Wärmestrahlung
    • Schwarzkörperstrahlung, Strahlung von realen Objekten
    • Stefan-Boltzmann-Gesetz
    • Einsatz in CFD-Simulationen: Strahlungsmodelle

Turbulenzmodellierung

  • Turbulente Strömung
    • Definition der Turbulenz, Charakteristik der turbulenten Strömungen
    • Entstehung von Turbulenzen, Instabilitäten
    • Skalen der turbulenten Strömung, Energiekaskade, Kolmogorov-Hypothese
  • Statistische Beschreibung turbulenter Strömungen
    • RANS-Gleichungen
    • Reynold-Spannungen, turbulente Viskositäten
  • Turbulenzmodellierung
    • Klassifizierung verschiedener Turbulenzmodelle
    • Turbulent-Viskositätsmodelle (z.B. k-ε-Modell, k-ω-Modell)
    • Reynold-Spannungsmodelle
    • Skalenabhängige Turbulenzmodelle (LES, DES)
    • Direkte numerische Simulation (DNS)
    • Aktuelle Trends in der Turbulenzmodellierung
  • Freie turbulente Scherströmungen
    • Gitterturbulenzen
    • Turbulenter Strahl
    • Turbulente Nachströmung
  • Turbulente Wandströmungen
    • Turbulente Grenzschicht
    • Dimensionsloser Wandabstand y+
    • Turbulente Wandfunktionen

Lernziele

Nach der Teilnahme an dem Weiterbildungsstudium können Sie:

  • den Einfluss von Genzschichten, Turbulenz und Kompressibilität erkennen.
  • aus den erwarteten Strömungseigenschaften spezifische Anforderungen an das CFD-Modell ableiten (z.B. Netzverfeinerung, Zeitschritt, etc.).
  • die Wahl eines Strömungsmodells in einer CFD-Analyse mit der entsprechenden Regelgleichung verbinden.
  • Wärmeübertragungsprobleme beurteilen, die dominanten Wärmeübertragungsmechanismen identifizieren und in Simulationsmodellen anwenden.
  • die Bandbreite verfügbarer Turbulenzmodelle klassifizieren und problemabhängig ein geeignetes Modell wählen.
  • den dimensionslosen Wandabstand y+ als Gitterqualitätskriterium verwenden und bei Bedarf turbulente Wandfunktionen anwenden.

Flüssige und gasförmige Strömungen unterliegen den physikalischen Gesetzen der Fluiddynamik. In diesem Kurs erhalten Sie ein tieferes Verständnis der konservativen Erhaltungssätze von Masse, Impuls und Energie. Außerdem lernen Sie, wie Turbulenzen die Strömung beeinflussen und welche Vor- und Nachteile verschiedene Turbulenzmodelle mit sich bringen.

Die Computational Fluid Dynamics eignet sich aber auch hervorragend für thermische Simulationen, da sie die Einbeziehung aller Formen der Wärmeübertragung - Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung - sowie die Kopplung strömungsmechanischer und thermischer Analysen (Conjugate Heat Transfer – CHT) ermöglicht. Der Kurs führt Sie in die Theorie der thermofluidischen Simulationen ein und erklärt, wie die wichtigen Modelle in verfügbaren Strömungslösern umgesetzt werden.

Abschluss

Sie besuchen ein Weiterbildungsmodul des CAS-Zertifikatsstudium Computational Fluid Dynamics. Bei erfolgreich absolvierter Prüfung werden auf der Teilnahmebestätigung der HSR Rapperswil die Note und 5 ECTS Credits ausgewiesen. Auf Wunsch können Sie zu einem späteren Zeitpunkt die Anrechnung der Credits auf das CAS Computational Fluid Dynamics oder das Masterstudium Simulation Based Engineering beantragen.

Kosten

Für die Teilnahme an einem Weiterbildungsmodul erhebt die HSR Hochschule für Technik Rapperswil ein gestaffeltes Teilnahmeentgeld von 4.450,-- CHF für ein bzw. 7.500,-- CHF für zwei Module. Weitere individuelle Kosten können zum Beispiel für die Anreise, Übernachtung und Verpflegung entstehen.

Sprache

Unterlagen- und Unterrichtssprache ist Englisch. Prüfungen oder Projektarbeiten können in Absprache mit den Dozierenden abweichend auch auf Deutsch durchgeführt werden.

Zeitaufwand

Das Zertifikatsstudium läuft über einen Zeitraum von sechs Montaten. Ihr Zeitaufwand beträgt 125 Stunden, die Sie in einem Zeitraum von maximal 26 Wochen absolvieren. Die Präsenzblöcke an der HSR Rapperswil umfassen insgesamt 45 Stunden, die restliche Zeit können Sie flexbel für das Selbststudium aufwenden.

Das Angebot richtet sich an Simulationsanwender, die nach ihrem ersten Studienabschluss in Ingenieur- oder Naturwissenschaften erste Praxiserfahrung gesammelt haben und sich für eine Fach- oder technische Führungskarriere im Bereich der Produktentwicklung mit Schwerpunkt Strömungssimulation interessieren. So ist dieses Angebot auch für Berufstätige geeignet, die schon länger über ein Diplom, einen Bachelor-, Master- oder sogar Doktortitel verfügen.

Zugangsvoraussetzungen

Für die Zulassung am Weiterbildungsstudium benötigen Sie:

  • ein abgeschlossenes Hochschulstudium in Ingenieur- oder Naturwissenschaften
  • eine mindestens einjährige einschlägige Berufserfahrung nach Abschluss des Erststudiums

Für Praktiker ohne Hochschulabschluss, die eine adäquate Berufserfahrung im Thema vorweisen können, ist eine Aufnahme in den CAS-Lehrgang «sur dossier» möglich. Gerne führt die Kursleitung ein persönliches Gespräch mit Ihnen.

Darüber hinaus werden insbesondere die folgenden Fachkenntnisse vorausgesetzt:

  • Mathematik-, Thermodynamik und Fluiddynamik-Kenntnisse auf B.Eng./B.Sc.-Niveau
  • erste Erfahrung im Umgang mit CFD-Simulationssoftware wird empfohlen

Gerne beraten wir Sie bezüglich der erwarteten Vorkenntnisse und empfehlen Ihnen Ressourcen für die Vorbereitung.

Studienbewerbung

Informieren Sie sich über das Studium und senden Sie das ausgefüllte Bewerbungsformular mit den geforderten Unterlagen per Email. CADFEM esocaet wird Ihre Bewerbung auf formale Vollständigkeit prüfen und anschließend an die HSR Hochschule für Technik Rapperswil weiterleiten. 

An der HSR Rapperswil prüft die CAS-Kursleitung Ihre Qualifikationsvoraussetzungen und entscheidet definitiv über die Aufnahme in das CAS. Der Weiterbildungsvertrag zwischen der HSR Hochschule für Technik Rapperswil und Ihnen kommt mit der schriftlichen Bestätigung durch die Hochschule zustande.

Dozenten aus Wissenschaft und Praxis

Prof. Dr. Markus Friedl
Leiter IET Institut für Energietechnik, Hochschule für Technik Rapperswil
Weiterführende Informationen
Prof. Dr.-Ing. Henrik Nordborg
Studiengangleiter Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, Hochschule für Technik Rapperswil
Weiterführende Informationen
Dr. Gernot Boiger
Schwerpunktleiter Multiphysics Modeling and Imaging, ZHAW School of Engineering
Weiterführende Informationen

Was esocaet Alumni und Dozenten sagen

Prof. Dr. Markus Friedl
Leiter IET Institut für Energietechnik, Hochschule für Technik Rapperswil

Fluiddynamische Berechnungen und CFD erlauben tiefe Einblicke in Prozesse, die mit diesen Werkzeugen ausgelegt und optimiert werden können.

Häufige Fragen & Antworten

Nachfolgend finden Sie relevante Informationen und Hinweise, die häufig nachgefragt werden. Haben Sie weitere Fragen, Anregungen oder Wünsche? Dann zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

Was ist der Unterschied zwischen einem Seminar und einem (Kurz-)Studium?

Simulation ist mehr als Software. In einer akademischen Weiterbildung werfen Sie einen Blick hinter die Kulissen der Programmoberfläche. Sie lernen die Berechnungsalgorithmen und deren Anwendungsbereiche kennen, benutzen analytische Methoden, um Modelle zu vereinfachen und Ergebnisse zu validieren, und verstehen den Einfluss verschiedenster Software-Parameter. Mit der erworbenen Expertise werden Sie befähigt, zukünftig schnelle und zuverlässige Ergebnisse für entscheidende Fragen der Produktverbesserung zu liefern. Für eine zielgerichtete Entwicklung Ihrer Fach- oder Führungskarriere sollten Sie dabei auf eine Kombination beider Weiterbildungsarten setzen.

Wie kann ich mich für die Weiterbildung anmelden?

Das Verfahren zur Anmeldung und Zulassung für ein akademisches Weiterbildungsangebot hängt von den rechtlichen Anforderungen der jeweiligen (Träger-)Hochschule ab. An einigen Hochschulen ist die Bewerbung jederzeit möglich, für andere gibt es feste Zeitfenster. Eine erste Orientierung bietet Ihnen die Programmbeschreibung und das esocaet Studies Informationspaket. Viele aktuelle Informationen & Tipps erhalten Sie auch von den erfahrenen CADFEM Programm-Managern und im Bewerber- & Studien-Guide.

Kann die Weiterbildung auch als Fernstudium oder online absolviert werden?

Zwei Drittel des notwendigen Studienaufwands können Sie sich flexibel in Ihren Alltag einplanen. Im Online Campus können Sie jederzeit auf die Unterlagen Ihrer Dozenten zugreifen und Fragen diskutieren. Für die restliche Unterrichtszeit treffen Sie sich zu geblockten Präsenzphasen an der Hochschule: das sind ein, selten auch zwei Wochenenden (Donnerstag / Freitag – Samstag) im Monat, im Sommer ist eine Studienpause vorgesehen. Neben hochklassigen Vorlesungen, Praktika und betreuten Übungen lernen Sie aus dem Austausch mit Mitstudierenden und Simulationsexperten. Mit diesem Konzept können wir eine Absolventenquote von mehr als 90% erreichen.

Was bieten mir der Bewerber- & Studien-Guide bzw. das Frühbucher-Programm?

Sehr viel! Sie interessieren sich für eine Weiterbildung, die auf Master-Niveau durchgeführt wird und auf Kenntnisse Ihres Erststudiums aufbaut. Auch wenn das schon einige Zeit zurückliegt, kein Problem. Das Konzept von esocaet Studies zielt auf eine frühzeitige und individuelle Vorbereitung für die Bewerbung, Wiederholung von Fachwissen und Schließen von einzelnen Kompetenzlücken. So legen Sie das Fundament für Ihren Studienerfolg schon vor der Einschreibung. In einem persönlichen Gespräch klären wir Ihre individuellen Wünsche und offenen Fragen. Sie erhalten Checklisten und Tipps für den Bewerbungsablauf. Wir stellen Ihnen unterschiedliche Möglichkeiten vor, das Studium mit Ihrem Arbeitgeber zu planen. Online können Sie Ihre Mathematik- und Mechanik-Kenntnisse auffrischen. Bei Bedarf vermitteln wir einen Intensiv-Kurs oder eine Zertifikatsprüfung für Englisch. Sie können Simulationssoftware für eigene Übungen nutzen. Alle Angebote nutzen Sie zu besonders günstigen Konditionen oder komplett kostenfrei. Registrieren Sie sich gleich jetzt.

Unterscheiden sich Studiengebühren von normalen Seminarkosten?

Ja, schon etwas: Für berufsbegleitende Studienangebote zahlen Sie Studiengebühren, die in vielen Fällen umsatzsteuerbefreit sind. Bei den meisten Hochschulen können Sie wählen, ob die Rechnung an den Arbeitgeber gestellt wird oder Sie die Kosten zahlen. Zu den unterschiedlichen Modellen für eine gemeinsame Investition und Möglichkeiten der staatlichen Förderung beraten wir Sie gerne.

Was ist das Besondere an den Weiterbildungsangeboten von esocaet Studies?

Simulation ist unsere Welt. Die ausgewählten (Kurz-)Studienprogramme verschiedener Hochschulen vermitteln Ihnen das notwendige Know-how, um herausfordernde Simulationsaufgaben in nahezu allen technologischen Bereichen zu meistern. Dazu gehören neben der Entwicklung von Produkten und den dazugehörigen Prozessen auch die Optimierung und Qualitätssicherung. Mit CADFEM entwickelte Studienangebote bieten Flexibilität für individuelle Pläne. Sie wählen, ob Sie Ihre Weiterbildung mit einer Teilnahmebescheinigung, einem Zertifikat oder einem Mastertitel abschließen wollen. Bestehende Programme können in unterschiedlichen Varianten kombiniert werden und gemeinsam mit renommierten Hochschulen planen wir weitere Studienschwerpunkte. Die praxisorientierten, meist englischsprachigen Curricula und der Unterricht bei Simulations-Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Industrie sind in dieser Kombination einzigartig.

Haben Sie weitere Fragen zum Kurs?

Deutschland

Program Manager esocaet

Österreich

Leiter Technik Österreich

Schweiz / Liechtenstein

Leiter Seminare
Dr. sc. Jörg Helfenstein

Ergänzende Angebote

Entdecken Sie ergänzende Info-Webinare und Veranstaltungen, akademische Weiterbildungsangebote sowie Seminare und eLearning-Angebote.