Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017

Maschineningenieurwissenschaften Master Information
Kernfächer
Energy, Flows and Processes
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0106-00LOrbital DynamicsW4 KP3GA. A. Kubik
KurzbeschreibungPrinciples of the motion of natural and artificial satellites, rocket dynamics, orbital maneuvers and interplanetary missions.
LernzielKnowledge of the basic theory of satellite dynamics. Ability to apply the acquired theory to simple examples.
InhaltThe two-body problem, rocket dynamics, orbital maneuvers, interplanetary missions, the restricted three-body problem, perturbation equations, satellite attitude dynamics.
151-0110-00LCompressible FlowsW4 KP2V + 1UJ.‑P. Kunsch
KurzbeschreibungThemen: Instationäre eindimensionale Unterschall- und Überschallströmungen, Akustik, Schallausbreitung, Überschallströmung mit Stössen und Prandtl-Meyer Expansionen, Umströmung von schlanken Körpern, Stossrohre, Reaktionsfronten (Deflagration und Detonation).
Mathematische Werkzeuge: Charakteristikenverfahren, ausgewählte numerische Methoden.
LernzielIllustration der Physik der kompressiblen Strömungen und Üben der mathematischen Methoden anhand einfacher Beispiele.
InhaltDie Kompressibilität im Zusammenspiel mit der Trägheit führen zu Wellen in einem Fluid. So spielt die Kompressibilität bei instationären Vorgängen (Schwingungen in Gasleitungen, Auspuffrohren usw.) eine wichtige Rolle. Auch bei stationären Unterschallströmungen mit hoher Machzahl oder bei Überschallströmungen muss die Kompressibilität berücksichtigt werden (Flugtechnik, Turbomaschinen usw.).
In dem ersten Teil der Vorlesung wird die Wellenausbreitung bei eindimensionalen Unterschall- und Überschallströmungen behandelt. Es werden sowohl Wellen kleiner Amplitude in akustischer Näherung, als auch Wellen grosser Amplitude mit Stossbildung behandelt.

Der zweite Teil befasst sich mit ebenen stationären Überschallströmungen. Schlanke Körper in einer Parallelströmung werden als schwache Störungen der Strömung angesehen und können mit den Methoden der Akustik behandelt werden. Zu der Beschreibung der zweidimensionalen Überschallumströmung beliebiger Körper gehören schräge Verdichtungsstösse, Prandtl -Meyer Expansionen usw.. Unterschiedliche Randbedingungen (Wände usw.) und Wechselwirkungen, Reflexionen werden berücksichtigt.
Skriptnicht verfügbar
LiteraturEine Literaturliste mit Buchempfehlungen wird am Anfang der Vorlesung ausgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Fluiddynamik I und II
151-0114-00LTurbulence ModelingW4 KP2V + 1UD. W. Meyer-Massetti
KurzbeschreibungCFD is applied for the simulation of turbulent flows in engineering and the environment. Turbulence models are a crucial component of most CFD solvers. After clearly motivating their use, a model overview is presented. Model formulations and limitations are discussed and illustrated with application examples. The course is accompanied by theoretical and application-oriented (OpenFOAM) exercises.
LernzielBy the end of the course, you will have an overview of the most widely used turbulence models. Based on computational constraints, the flow configuration, and the required output information, you will be able to select a suitable turbulence model. Moreover, you will learn about different model development strategies and validation techniques.
Inhalt- Direct numerical simulation (DNS): pseudo-spectral solution method, resolution requirements, computational costs
- Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) turbulent-viscosity models: algebraic models, one-equation models, two-equation models, wall modeling, wall functions
- RANS Reynolds-stress models: return-to-isotropy models, near-wall treatment
- Large eddy simulation (LES): Smagorinsky model and other residual stress models, implicit LES and MILES
- Probability density function (PDF) methods: Lagrangian modeling approach, relation to RANS equations, solution algorithm
SkriptThe course is based on part two of the book "Turbulent Flows" by Stephen B. Pope. Additional notes and slide copies are provided for download.
LiteraturS.B. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, 2000
P. Sagaut, Large Eddy Simulation for Incompressible Flows, Springer, 2006
Voraussetzungen / BesonderesBefore attending this course, you should have completed Turbulent Flows and an introductory course on stochastics (probability theory and statistics).
151-1115-00LAusgewählte Kapitel der FlugtechnikW4 KP3GJ. Wildi
KurzbeschreibungBewegungsgleichungen. Flugleistungen und Flugbereiche. Statische Stabilität und Steuerbarkeit (Längs-, Lateral, Geschwindigkeits-, Windfahnenstabilität). Dynamische Längs- und Querstabilität.
Einführung in die Flug- und Windkanalmesstechnik.
Lernziel- Grundlagen vermitteln zur Lösung flugmechanischer Aufgabenstellungen
- Überblick geben über Methoden zur Behandlung von flugdynamischen Stabilitätsproblemen
- Durchführen von Flugleistungsberechnungen
- Einführen von Verfahren der Flugmesstechnik und Auswertung von Versuchen.
InhaltBewegungsgleichungen. Flugleistungen und Flugbereiche. Statische Stabilität und Steuerbarkeit (Längs-, Lateral, Geschwindigkeits-, Windfahnenstabilität). Dynamische Längs- und Querstabilität.
Einführung in die Flug- und Windkanalmesstechnik.
SkriptAusgewählte Kapitel der Flugtechnik (J. Wildi)
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Grundlagen der Flugtechnik
151-0116-10LHigh Performance Computing for Science and Engineering (HPCSE) for Engineers II Information W4 KP4GP. Chatzidoukas, K. Papadimitriou
KurzbeschreibungThis course focuses on programming methods and tools for parallel computing on multi and many-core architectures. Emphasis will be placed on practical and computational aspects of Uncertainty Quantification and Propagation including the implementation of relevant algorithms on HPC architectures.
LernzielThe course will teach
- programming models and tools for multi and many-core architectures
- fundamental concepts of Uncertainty Quantification and Propagation (UQ+P) for computational models of systems in Engineering and Life Sciences
InhaltHigh Performance Computing:
- Advanced topics in shared-memory programming
- Advanced topics in MPI
- GPU architectures and CUDA programming

Uncertainty Quantification:
- Uncertainty quantification under parametric and non-parametric modeling uncertainty
- Bayesian inference with model class assessment
- Markov Chain Monte Carlo simulation
Skripthttp://www.cse-lab.ethz.ch/index.php/teaching/42-teaching/classes/704-hpcse2
Class notes, handouts
Literatur- Class notes
- Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers, G. Hager and G. Wellein
- CUDA by example, J. Sanders and E. Kandrot
- Data Analysis: A Bayesian Tutorial, Devinderjit Sivia
151-0156-00LSafety of Nuclear Power Plants Information W4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, V. Dang, L. Podofillini
KurzbeschreibungKnowledge about safety concepts and requirements of nuclear power plants and their implementation in deterministic safety concepts and safety systems. Knowledge about behavior under accident conditions and about the methods of probabilistic risk analysis and how to handle results. Basics on health effects of ionizing radiation, radiation protection. Introduction of advanced nuclear systems.
LernzielPrepare students for a deep understanding of safety requirements, concepts and system of nuclear power plants, providing deterministic and probabilistic methods for safety analysis, equiping students with necessary knowledge in the field of nuclear safety recearch, nuclear power plant operation and regulatory activities. Learning about key elements of future nuclear systems.
InhaltPhysical basics, functioning and safety properties of nuclear power plants, safety concepts and their implementation into system requirements and system design, design basis accident and severe accident scenarios and related physical phenomena, methods of probabilistic risk analysis (PRA level 1,2,3) as well as representation and assessment of results; lessons from experienced accidents, health effects of ionizing radiation, legal exposure limits, radiation protection; advanced active and passive safety systems, safety of innovative reactor concepts.
SkriptHand-outs will be distributed
LiteraturKröger, W., Chan, S.-L., Reflexions on Current and Future Nuclear Safety, atw 51 (2006), p.458-469
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Recommended in advance (not binding): 151-0163-00L Nuclear Energy Conversion and 151-0153-00L "Reliability of Technical Systems".
151-0160-00LNuclear Energy SystemsW4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, I. Günther-Leopold, S. Hirschberg, W. Hummel, P. K. Zuidema
KurzbeschreibungKernenergie und Nachhaltigkeit, Kernbrennstoffherstellung, Energie- und Stoffbilanzen von Kernkraftwerken, Brennstoffwirtschaft, Handhabung abgebrannten Brennstoffs, Wiederaufarbeitung, Entsorgung radioaktiver Abfälle, Auswirkungen radioaktiver Freisetzungen auf die Umwelt.
LernzielDie Studenten erhalten einen Überblick über die physikalischen Grundlagen, die technologischen Prozesse und die Entwicklungstrends in Bereich der gesamten nukleare Energieumwandlungskette. Sie werden in die Lage versetzt, die Potentiale und Risiken der Einbettung der Kernenergie in ein komplexes Energiesystem einzuschätzen.
InhaltMetoden zur Ermittlung der Nachhaltigkeit von Energiesystemen werden beschrieben, mit Hilfe derer die Nachhaltigkeit der Kernenergie im Vergleich zu anderen Energieumwandlungstechnologien untersucht wird. Der Umwelteinfluss des Kernenergiesystems als Ganzes wird diskutiert, spezielle Aufmerksamkeit wird auf die CO2-Emissionen, die CO2-Reduktionskosten sowie die Radioaktivitätsfreisetzungen aus dem Betrieb der Kraftwerke, der Brennstoffkette und dem Endlager gelegt. Die Materialbilanzen unterschiedlicher Varianten des Brennstoffzyklus werden betrachtet. Es wird ein Überblick über den geologischen Ursprung von Kernbrennstoffvorkommen gegeben, Methoden des Uranbergbaus, der Urangewinnung aus dem Erz, der Anreicherung und der Brennelementfertigung werden beschrieben. Desweiteren wird die Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente einschliesslich der modernen Verfahren der Tiefentrennung hochaktiver Abfälle und andere Methoden der Minimierung von Menge und Radiotoxizität des nuklearen Abfalls betrachtet. Das Projekt für ein Endlager radioaktiver Abfälle in der Schweiz wird vorgestellt.
SkriptVorlesungsunterlagen werden verteilt.
151-0166-00LSpecial Topics in Reactor PhysicsW4 KP3GS. Pelloni, K. Mikityuk, A. Pautz
KurzbeschreibungReactor physics calculations for assessing the performance and safety of nuclear power plants are, in practice, carried out using large computer codes simulating different key phenomena. This course provides a basis for understanding state-of-the-art calculational methodologies in the above context.
LernzielStudents are introduced to advanced methods of reactor physics analysis for nuclear power plants.
InhaltCross-sections preparation. Slowing down theory. Differential form of the neutron transport equation and method of discrete ordinates (Sn). Integral form of the neutron transport equation and method of characteristics. Method of Monte-Carlo. Modeling of fuel depletion. Lattice calculations and cross-section parametrization. Modeling of full core neutronics using nodal methods. Modeling of feedbacks from fuel behavior and thermal hydraulics. Point and spatial reactor kinetics. Uncertainty and sensitivity analysis.
SkriptHand-outs will be provided on the website.
LiteraturChapters from various text books on Reactor Theory, etc.
151-0184-00LAdvances in Radiative Heat TransferW1 KP1GW. S. Lipinski
KurzbeschreibungThis short course provides an overview of advanced topics and
recent developments in radiative heat transfer.
LernzielStudents acquire analytical skills and knowledge in advanced thermal sciences, pertinent to modern engineering applications.
InhaltThe topics covered include an overview of the radiative transfer theory with elements of electrodynamics and optics, radiative properties of molecular gases and gas radiation models, radiative transfer in heterogeneous media, and numerical methods such as advanced Monte Carlo ray tracing. Examples of recent research studies are discussed to demonstrate the application of the fundamental concepts.
SkriptLecture notes are distributed in the beginning of each class.
LiteraturM.F. Modest. Radiative Heat Transfer. 3rd edition, Academic Press, 2013.
Voraussetzungen / BesonderesRadiation Heat Transfer (151-0185-00L) or an equivalent
graduate-level course at other university (highly recommended, not
mandatory though)
151-0204-00LAerospace PropulsionW4 KP2V + 1UR. S. Abhari, N. Chokani
KurzbeschreibungIn this course, an introduction of working principals of aero-engines and the related background in aero- and thermodynamics is presented. System as well as component engineering aspects of engine design are examined.
LernzielIntroduction of working principals of aero-engines and the related background in aero- and thermodynamics. Engineering aspects of engine design.
InhaltThis course focuses on the fundamental concepts as well as the applied technologies for aerospace application, with a primary focus related to aviation. The systematic evolution of the aircraft propulsion engines, from turbojet to the modern high bypass ratio turbofan, including the operational limitations, are examined. Following the system analysis, the aerodynamic design of each component, including the inlet, fan, compressor, combustors, turbines and exhaust nozzles are presented. The mechanical and material limitations of the modern designed are also discussed. The environmental aspects of propulsion (noise and emissions) are also presented. In the last part of the course, a basic introduction to the fundamentals of space propulsion is also presented.
SkriptVorlesungsunterlagen werden verteilt
151-0211-00LConvective Heat TransportW5 KP4GH. G. Park
KurzbeschreibungThis course will teach the field of heat transfer by convection. This heat transport process is intimately tied to fluid dynamics and mathematics, meaning that solid background in these disciplines are necessary. Convection has direct implications in various industries, e.g. microfabrication, microfluidics, microelectronics cooling, thermal shields protection for space shuttles.
LernzielAdvanced introduction to the field of heat transfer by convection.
InhaltThe course covers the following topics:
1. Introduction: Fundamentals and Conservation Equations 2. Laminar Fully Developed Velocity and Temperature Fields 3. Laminar Thermally Developing Flows 4. Laminar Hydrodynamic Boundary Layers 5. Laminar Thermal Boundary Layers 6. Laminar Thermal Boundary Layers with Viscous Dissipation 7. Turbulent Flows 8. Natural Convection.
SkriptLecture notes will be delivered in class via note-taking. Textbook serves as a great source of the lecture notes.
LiteraturText:
(Main) Kays and Crawford, Convective Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill, Inc.
(Secondary) A. Bejan, Convection Heat Transfer
References:
Incropera and De Witt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, or Introduction to Heat Transfer Kundu and Cohen, Fluid Mechanics, Academic Press V. Arpaci, Convection Heat Transfer
151-0212-00LAdvanced CFD MethodsW4 KP2V + 1UP. Jenny
KurzbeschreibungFundamental and advanced numerical methods used in commercial and open-source CFD codes will be explained. The main focus is on numerical methods for conservation laws with discontinuities, which is relevant for trans- and hypersonic gas dynamics problems, but also CFD of incompressible flows and the principles of Lattice Boltzmann and particle vortex methods are explained.
LernzielKnowing what's behind a state-of-the-art CFD code is not only important for developers, but also for users in order to choose the right methods and to achieve meaningful and accurate numerical results. Acquiring this knowledge is the main goal of this course.

Established numerical methods to solve the incompressible and compressible Navier-Stokes equations are explained, whereas the focus lies on finite volume methods for compressible flow simulations. In that context, first the main theory and then numerical schemes related to hyperbolic conservation laws are explained, whereas not only examples from fluid mechanics, but also simpler, yet illustrative ones are considered (e.g. Burgers and traffic flow equations). In addition, two less commonly used yet powerful alternative approaches, i.e., the Lattice Boltzmann method and particle vortex methods, are briefly introduced.

For most exercises a C++ code will have to be modified and applied.
Inhalt- Finite-difference vs. finite-element vs. finite-volume methods
- Basic approach to simulate incompressible flows
- Brief introduction to turbulence modeling
- Theory and numerical methods for compressible flow simulations
- Lattice Boltzmann method
- Particle vortex methods
SkriptPart of the course is based on the referenced books. In addition, the participants receive a manuscript and the slides.
Literatur"Computational Fluid Dynamics" by H. K. Versteeg and W. Malalasekera.
"Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems" by R. J. Leveque.
Voraussetzungen / BesonderesBasic knowledge in
- fluid dynamics
- numerical mathematics
- programming (programming language is not important, but C++ is of advantage)
151-0214-00LTurbomachinery Mechanics and Dynamics
Prerequisites of this course are listed under "catalogue data".
W4 KP3GA. Zemp, R. S. Abhari
KurzbeschreibungDesigning gas turbines means to translate the aerodynamic and thermodynamic intentions into a system, which is both mechanically sound and manufacturable at reasonable cost. This lecture is aimed at giving a comprehensive overview of the mechanical and design requirements, which must be fulfilled by a safe and reliable machine. Material and life prediction methods will be addressed as well.
LernzielTo understand the mechanical behaviour of the mechanical systems of gas turbines.
To know the risks of mechanical and thermomechanical malfunctions and the corresponding design requirements.
To be able to argue on mechanical design requirements in a comprehensive manner.
Inhalt1) Introduction and Engine Classes
2) Rotor and Combustor Design
3) Rotor Dynamics
4) Excursion
5) Blade Dynamics
6) Blade and Vane Attachments
7) Bearings and Seals
8) Gears and Lubrication
9) Spectrum Analysis
10) Balancing and Lifing
11) Couplings and Alignment
12) Control Systems and Instrumentation
13) Maintenance Techniques
SkriptDownload during semester.
LiteraturLiterature and internet links are given in downloadable slides.
Voraussetzungen / Besonderes4 - 5 Exercises
Excursion to a gas turbine manufacturer.

REQUIRED knowledge of the lectures:
1) Thermodynamics III
2) Mechanics knowledge equivalent to Bachelor's degree

RECOMMENDED knowledge of one or more of the lectures:
1) Aerospace Propulsion
2) Turbomachinery Design
3) Gasturbinen: Prozesse und Verbrennungssysteme
151-0215-00LIntroduction to Acoustics, Aeroacoustics and ThermoacousticsW4 KP3GN. Noiray
KurzbeschreibungThis course provides an introduction to Acoustics. The focus will be on phenomena that are relevant for industrial and transport applications in the contexts of noise pollution and mechanical fatigue due to acoustic-structure interactions.
LernzielThis course is proposed for Master and PhD students interested in getting knowledge in acoustics. Students will be able to predict sound generation, absorption and propagation using various modeling approaches (analytical, numerical) in configurations that are relevant for practical industrial applications (for example in aeronautics, automotive industry or power plants).
InhaltFirst, orders of magnitudes characterizing sound propagation are reviewed and the constitutive equations for acoustics are derived. Then the different types of sources (monopole/dipole/quadrupole, punctual, non-compact) are introduced and linked to the noise generated by turbulent flows, coherent vortical structures or fluctuating heat release. The scattering of sound by rigid bodies is given in basic configurations. Analytical, experimental and numerical methods used to analyze sound in ducts and rooms are presented (Green functions, Galerkin expansions, Helmholtz solvers, acoustic field reconstruction, state-space formulation). Modeling strategies to predict self-sustained acoustic oscillations driven by reacting and non-reacting flows are given (system stability, describing function analysis). Finally, guidelines to design active and passive control systems are presented.
SkriptHandouts will be distributed during the class
LiteraturBooks will be recommended for each chapter
Voraussetzungen / BesonderesThe use of Matlab and Simulink is required in several lessons which will be announced in advance. The students are expected to bring their own laptop with Matlab installed at these dates.
151-0224-00LSynthesis Fuel EngineeringW4 KP3VC. Muhich, R. Michalsky
KurzbeschreibungThis course will cover current and prospective chemical fuel technologies. It addresses both fossil and renewable resources technologies.
LernzielDevelop a basic understanding of the many convential and renewable fuel synthesis and processing technollogies.
InhaltFuels overview including fuel utilization and economics. Conventional fuel module will cover fuel synthesis, refining and upgrading technologies. Renewable fuel module will cover fule synthesis via photo-, electro-, and thermochemical H2O and CO2 splitting and biomass conversion technologies.
SkriptWill be available electronically.
LiteraturA) Synthetic Fuels Handbook: Properties, Process and Performace, J.G. Speight, Ed McGraw Hill, 2008; B) Synthetic Fuels, R.F. Probstein and R.E. Hicks, Ed. Dover Publications, 2006; C) Fischer-Tropsch Refining, Arno de Klerk, Ed. Wiley-VCH, 2011; D) Modeling and Simulation of Catalytic Reactors for Petroleum Refining, J. Ancheyta, Ed. Wiley, 2011.
Voraussetzungen / BesonderesA fundamental understanding of chemistry and engineering is strongly recommended.
151-0236-00LSingle- and Two-Phase Particulate FlowsW4 KP2V + 1UC. Müller
KurzbeschreibungIntroduction to the fundamentals of macroscopic single- and two-phase particulate flows. It should be noted that the lecture focuses on the derivation of analytical expression to explain various phenomena occurring in those systems.
LernzielThis course shall provide the students with a deep understanding of the underlying physics of two-phase particulate flows and phenomena occurring in such systems. An introduction to scale-up and reactive flows is included.
InhaltFirst, different approaches to characterize granular systems are presented. This is followed by a detailed discussion of phenomena occurring in practical single- and two-phase particulate systems/reactors, e.g. rotating cylinders, vibrated beds or gas-fluidized beds. In addition the influence of fluid dynamics on chemical reactions occurring in gas-solid fluidized beds are discussed. Subsequently, basic approaches to model such systems are provided.

Conclusion - The course covers the following topics:
Characterization of particulate systems.
Forces acting on particulate systems.
Basics of single-phase particulate reactors, e.g. vibrated beds or rotating kilns.
Basics of two-phase particulate reactors, e.g. fixed and fluidized beds.
Reactive two-phase particulate systems.
General modeling approaches for single- and two-phase particulate systems/reactors.
SkriptLecture notes available
LiteraturLiterature is recommended for each chapter.
151-0252-00LGasturbinen: Prozesse und Verbrennungssysteme Information W4 KP2V + 1UP. Jansohn
KurzbeschreibungGasturbinen werden in verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt (u.a. Stromerzeugung und Flugtriebwerke) und bieten neben hohen Wirkungsgraden den Vorteil, sehr schadstoffarm betrieben werden zu können. Verbrennungskonzepte (magere Vormisch-Verbrennung) müssen unter allen Betriebsbedingungen die Stabilität der Wärmefreisetzung und eine geringe Schadstoffbildung (NOx, CO) sicherstellen.
LernzielVertraut werden mit den Grundlagen der Verbrennung in Gasturbinen verschiedener Ausführungen; Kenntnisse über verschiedene Gasturbinen-Prozesse und Anwendungs-Gebiete;
Auslegungs-Kriterien und Ausführungsformen von Gasturbinen-Brennkammern und Brennern; Verbrennungs-Technologien für gasturbinen-spezifische Bedingungen; Emissionscharakteristik von Gasturbinen (NOx, CO, Russ); Flammenstabilität und Thermoakustik; spezifische Verbrennungseigenschaften von Gasturbinen-Brennstoffen
InhaltGasturbinen-Typen und Anwendungen
- Flugzeuggasturbinen, stationaere Gasturbinen, mechan. Antriebe, Industrie-Gasturbinen, mobile Anwendungen.
Gasturbinen-Prozesse (thermodyn. Eigenschaften)
- Thermodynamische Zyklen, Wirkungsgrad, spezif. Leistung, Prozess-Parameter (Temp., Druck).
Energie-Bilanzen, Stoff-Flüsse
- Kompressionsarbeit, Expansionsarbeit, Wärmefreisetzung, Kühlluft-System, Abgas-Verluste.
Gasturbinen-Komponenten (Einführung, Grundlagen)
- Kompressoren, Brennkammer, Turbine, Wärmetauscher, ... .
Brenner-/Brennkammer-Systeme
- Gemischaufbereitung, Treibstoffe, Brennkammer-Geometrien, Brennerformen, Flammenstabilisierung, Wärmeübertragung/Kühlung, Emissionen.
Flammenstabilität und Thermoakustik.
Feuerungstechnologien
- magere Vormisch-Verbrennung, gestufte Verbrennung, Pilotierung, Drallflammen, Betriebskonzepte.
Neue Technologien/aktuelle Forschungsthemen
- katalyt. Verbrennung, "flammenlose" Verbrennung, "nasse" Verbrennung, Null-Emissions-Konzepte (mit CO2-Abscheidung)
SkriptFoliensammlung in Form einer gedruckten Broschüre (Selbstkostenpreis)
LiteraturEmpfehlungen für weitergehende Literatur im Skript enthalten (für jedes Kapitel/Themengebiet)
Voraussetzungen / BesonderesGrundwissen in Thermodynamik/thermodynamische Prozesse von thermischen Maschinen;
verbrennungstechnische Grundlagen
151-0254-00LIC-Engines and Propulsion Systems IIW4 KP2V + 1UC. Barro, P. Dimopoulos Eggenschwiler, P. Kyrtatos, Y. Wright
KurzbeschreibungTurbulente Strömung in Verbrennungsmotoren. Zündung, Vormischflamme, Klopfen in vorgemischten, fremdgezündeten Motoren (otto). Selbstzündende Dieselmotoren: Gemischbildung und HCCI Konzepten. Direkteinspritzung. Mechanismen bei der Bildung von Schadstoffemissionen (NOx, Partikel, Unverbrannte Kohlenwasserstoffen) und ihre Minimierung. Katalytische Abgasnachbehandlung für alle Schadstoffkategorien.
LernzielDie Studierenden kriegen einen weiteren Einblick in den Verbrennungsmotor anhand der in der Kurzbeschreibung aufgeführten Themen. Das Wissen wird angewandt in verschiedenen Rechenübungen und in die Praxis gebracht bei Laborübungen am Motorenprüfstand. Die Studierenden kriegen zusätzlich eine Einführung in die Abgasnachbehandlung.
SkriptDie zur Verfügung stehenden Folien sind gemischt auf deutsch und auf englisch.
LiteraturJ.B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Mechanical Engineering
Voraussetzungen / BesonderesVorlesung auf Wunsch auf Englisch.

Diese Vorlesung ist eine Fortsetzung des ersten Teils 'IC-Engines and Propulsion Systems I' (151-0251-00L), dessen Inhalt vorausgesetzt wird.
Ein grundlegendes Verständnis von Thermodynamik und Verbrennung ist notwendig.
Es ist vorteilhaft die Vorlesung 'Combustion and Reactive Processes in Energy and Materials Technology' (151-0293-00L) besucht zu haben.
151-0262-00LDiagnostics in Experimental Combustion ResearchW4 KP3GK. Herrmann, K. Boulouchos, B. Schneider
KurzbeschreibungDie Veranstaltung ist eine Einführung hinsichtlich verschiedener Mess- und Diagnoseverfahren. Nach einem ersten Teil über messtechnische Grundlagen wird die sensorische Messtechnik zur Erfassung wichtiger Kenngrössen vorgestellt. Die zweite Hälfte der Veranstaltung befasst sich dann mit berührungslosen optischen (Laser-)Messverfahren.
LernzielHiermit soll ein Einblick gegenüber Messtechnik im Allgemeinen sowie in Bezug auf spezifische optische Verfahren innerhalb der experimentellen Verbrennungsforschung gegeben werden.
InhaltTeil I – Grundlagen: Experiment, Messkette, Signal- und Datenerfassung, Verarbeitung und Analyse.
Teil II –Messtechnik: Mess-Prinzipien (kapazitiv, induktiv, magnetisch, etc.), Erfassung verschiedener Kenngrössen (Geschwindigkeit, Kraft, Druck, Temperatur, Spannung, u.a.) mit Hilfe von Sonden und Sensoren.
Teil III – optische Messtechnik: Grundlagen Optik, Sensorik (CCD, CMOS, Photodioden, etc.), optische Messverfahren (Streulicht, Schattenbild, Schlieren, u.a.), insbesondere berührungslose Strömungsmesstechnik (LDA/PDA, PIV), Chemilumineszenz und spektroskopische Verfahren (laserinduzierte Fluoreszenz LIF; Raman, CARS, u.a.), und weitere laserdia-gnostische Methoden (LII, Pyrometrie, u.a.).
SkriptVorlesungsunterlagen (slides)
Voraussetzungen / BesonderesLehrsprache deutsch oder englisch, je nach Bedarf
151-0280-00LAdvanced Techniques for the Risk Analysis of Technical Systems Information W4 KP2V + 1UG. Sansavini
KurzbeschreibungThe course provides advanced tools for the risk/vulnerability analysis and engineering of complex technical systems and critical infrastructures. It covers application of modeling techniques and design management concepts for strengthening the performance and robustness of such systems, with reference to energy, communication and transportation systems.
LernzielStudents will be able to model complex technical systems and critical infrastructures including their dependencies and interdependencies. They will learn how to select and apply appropriate numerical techniques to quantify the technical risk and vulnerability in different contexts (Monte Carlo simulation, Markov chains, complex network theory). Students will be able to evaluate which method for quantification and propagation of the uncertainty of the vulnerability is more appropriate for various complex technical systems. At the end of the course, they will be able to propose design improvements and protection/mitigation strategies to reduce risks and vulnerabilities of these systems.
InhaltModern technical systems and critical infrastructures are complex, highly integrated and interdependent. Examples of these are highly integrated energy supply, energy supply with high penetrations of renewable energy sources, communication, transport, and other physically networked critical infrastructures that provide vital social services. As a result, standard risk-assessment tools are insufficient in evaluating the levels of vulnerability, reliability, and risk.
This course offers suitable analytical models and computational methods to tackle this issue with scientific accuracy. Students will develop competencies which are typically requested for the formation of experts in reliability design, safety and protection of complex technical systems and critical infrastructures.
Specific topics include:
- Introduction to complex technical systems and critical infrastructures
- Basics of the Markov approach to system modeling for reliability and availability analysis
- Monte Carlo simulation for reliability and availability analysis
- Markov Chain Monte Carlo for applications to reliability and availability analysis
- Dependent, common cause and cascading failures
- Complex network theory for the vulnerability analysis of complex technical systems and critical infrastructures
- Basic concepts of uncertainty and sensitivity analysis in support to the analysis of the reliability and risk of complex systems under incomplete knowledge of their behavior
Practical exercitations and computational problems will be carried out and solved both during classroom tutorials and as homework.
SkriptSlides and other materials will be available online
LiteraturThe class will be largely based on the books:
- "Computational Methods For Reliability And Risk Analysis" by E. Zio, World Scientific Publishing Company
- "Vulnerable Systems" by W. Kröger and E. Zio, Springer
- additional recommendations for text books will be covered in the class
Voraussetzungen / BesonderesFundamentals of Probability
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