Hallo zusammen,
ich hatte heute meine Prüfung zu Strömungs- und Temperaturgrenzschichten bei Prof. Wang und lasse deshalb mal ein kurzes Protokoll da.
Die Prüfung dauerte auf die Minute genau 30 Minuten und die Prüfungsatmosphäre empfand ich als sehr angenehm. Meiner Meinung nach sogar angenehmer als bei Prof. Oberlack.
Die Vorbereitungszeit betrug bei mir 2 Wochen Vollzeit.
Zur Vorbereitung habe ich das Skript und das Buch von Schlichting benutzt.
Außerdem habe ich noch Skript von der RWTH Aachen zu Strömungs- und Temperaturgrenzschichten gefunden, welches dem von Prof. Wang extrem ähnlich ist, nur dass es weniger stichwortartig aufgebaut ist. Das hat mir stellenweise auch nochmal geholfen.
Kapitel 1:
- Was für Vorteile hat die Grenzschichttheorie?
Vereinfachung des Gleichungen (Euler außen, Grenzschicht innen), Reibungswiderstand berechenbar
Kapitel 3:
- Wie kommt man auf die Grenzschichtgleichungen?
Einfach die Schritte der Herleitung aus dem Skript angeben
- Wie ist Epsilon definiert?
Ist eine kleine Größe von der Größenordnung 1/Re (habe ich leider nicht gewusst)
- Grenzschichtgleichungen hinschreiben!
Habe sie in dimensionsloser Form aufgeschrieben, ihm war die Form aber eigentlich egal
- Blasius Grenzschicht: Was ist die Grundidee dahinter?
PDE für Stromfunktion der Grenzschichtgleichung kann nicht allgemein gelöst werden. Durch Ähnlichkeitsansatz kann sie aber in eine ODE überführt werden.
- Wie verhält sich die Grenzschichtdicke in Abhängigkeit von x?
~SQRT(x)
- Wie verhält sich die Wandschubspannung in Abhängigkeit von x?
~1/SQRT(x)
- Singularität beim Wandschubspannungsverlauf erklären!
Grenzschichtgleichungen sind für x=0 nicht mehr gültig da dort die Vereinfachungen aus der singulären Strömungsrechnung nicht mehr gültig sind.
Oder anders ausgedrückt: Bei x=0 existiert noch keine Grenzschicht mit der ein Ähnlichkeitsansatz gemacht werden könnte.
- Wieso kommt es bei verzögerten Grenzschichten zur Ablösung?
Diagramm aus dem Skript aufgezeichnet. Strömung muss gegen Reibungswiderstand und Druckwiderstand anlaufen. Irgendwann reicht die kinetische Energie der Strömung nicht mehr aus und es kommt zur Ablösung und ggf. Rückströmung.
Kapitel 4:
- Was ist die allgemeine Vorgehensweise bei der Stabilitätsuntersuchung?
Grundströmung wird mit einer Störungsbewegung überlagert. Anschließend wird das zeitliche Verhalten der Störungsbewegung untersucht. Abhängig von der Viskosität werden Störungen ausgedämpft oder eben nicht.
Kapitel 5:
- Was passiert mit Druckverlust und Reibungswiderstand im Vergleich zu laminaren Strömungen?
Wird beides größer aufgrund der turbulenten Diffusion.
- Eigenschaften turbulenter Strömungen?
Die vier Eigenschaften aus dem Skript aufgezählt.
- Wie beschreibt man turbulente Strömungen?
Reynolds´sche Mittelung erklärt.
- RANS Gleichungen hinschreiben!
In Indexnotation aufgeschrieben.
- Schließungsproblem erklären!
Transportgleichung für Reynolds-Spannungs-Tensor kann hergeleitet werden, enthält aber neue, ungeschlossene Terme. Reihe bricht nicht ab.
- Wie kommt man auf das Wandgesetz in der viskosen Unterschicht?
In groben Schritten hergeleitet
- Wie kommt man auf das logarithmische Wandgesetz?
In groben Schritten hergeleitet.
- Wie stehen diese zueinander?
Das Diagramm u+ über x2+ hingezeichnet.
- Wie verhalten sich jeweils der Reynolds-Spannungstensor und der molekulare?
Im Wandbereich ist der moelekularer sehr viel größer. Je weiter man von der Wand weg geht, desto kleiner wird er und desto größer wird der turbulente Anteil.
- Halbempirische Schließungsansätze am Beispiel des k-epsilon-Modells erklären!
Boussinesq Ansatz heißt, die Wirbelviskosität muss modelliert werden. Dafür brauch man eine Geschwindigkeitsskala und eine Längenskala.
Ersteres aus der k-Gleichung, letzteres bspw. aus dem Mischungswegkonzept, der omega-Gleichung (-> k-omega-Modell) oder eben aus der Dissipationsgleichung (-> k-epsilon-Modell)
- Boussinesq Ansatz aufschreiben!
- Verallgemeinerten Boussinesq Ansatz aufschreiben!
Den hatte ich mir leider überhaupt nicht angeschaut.
Kapitel 6
- Prandtl beschreibt das Verhältnis aus Temperatur- zu Grenzschichtdicke. Wie sehen die Dicken für Pr<<1 aus?
Grenzschichtdickenverhältnis aufgeschrieben. Pr<<1 bedeutet also, dass die Strömungsgrenzschichtdicke sehr viel kleiner ist, als die Temperaturgrenzschichtdicke.
Noch ein paar allgemeine Punkte. Zwei Fragen konnte ich im Prinzip nicht beantworten, dennoch ist es eine 1,3 geworden, womit ich definitiv gut leben kann.
Im Prinzip ist Prof. Wang einfach das Skript von vorne bis hinten, der Reihe nach durchgegangen (ebenso wie es Prof. Oberlack in seinen Prüfungen handhabt).
Die Übungen habe ich mir eigentlich so gut wie gar nicht angeschaut und so richtig gebracht hätte es mir wohl auch nichts.