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Institute for Atmospheric and Climate Science
 
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Umwelt-Fluiddynamik 701-0479-00L

Dozenten: Heini Wernli und Stephan Pfahl

Tutoren: Hanin Binder and Marina Dütsch

Dienstag 10 - 12, CHN F 42 (Herbstsemester 2013)

Kurzbeschreibung

Physikalische Grundbegriffe und mathematische Grundgleichungen von Umweltfluidsystemen auf der rotierenden Erde. Konzepte und erläuternde Strömungssysteme. Vorticity-Dynamik, Instabilität, Turbulenz, Skalen-Analyse und dynamische Ähnlichkeit. Vereinfachungen der Strömungssysteme, z.B. Flachwasserannahme, geostrophische Strömung. Wellen.

Inhalt

Physikalische Grundbegriffe und mathematische Grundgleichungen:
Kontinuumshypothese, Kräfte, Konstitutivgesetze, Zustandsgleichungen und Grundlagen der Thermodynamik, Kinematik, Sätze für Masse, Impuls auf der rotierenden Erde.

Konzepte und erläuternde Strömungssysteme: Vorticity-Dynamik, Grenzschichten, Instabilität, Turbulenz - in Bezug auf Umweltfluidsysteme.

Skalen-Analyse: Dimensionslose Variable und dynamische Ähnlichkeit, Vereinfachungen der Strömungssysteme, z.B. Flachwasserannahme, geostrophische Strömung.

Wellen in Umweltströmungssystemen.

Lernziel

Überblick über die Grundlagen, Konzepte und Methoden der Umweltfluiddynamik.

Note und Kreditpunkte

Die Note für die Semesterleitung basiert auf einem schriftlichen Abschlusstest in der letzten Semesterwoche.
Sobald die Note mindestens ausreichend ist werden die Kreditpunkte erteilt. Für diejenigen, die lediglich ein unbenotetes Testat benötigen, wird dieses erteilt, falls die Note mindestens ausreichend ist.

Programm

17 Sep 2013 Introduction
Physical foundations
Wernli
24 Sep 2013
Basic laws I
Wernli
01 Okt 2013
Basic laws II Wernli
08 Okt 2013
Basic laws III
Wernli
15 Okt 2013
Archetypical fluid systems Wernli
22 Okt 2013 Solutions and concepts I Wernli
29 Okt 2013
Solutions and concepts II Wernli
05 Nov 2013 Solutions and concepts III / Scale Analysis I Pfahl
12 Nov 2013
Scale Analysis II / Waves I Pfahl
19 Nov 2013
Waves II Pfahl
26 Nov 2013
Flows with vorticity I Pfahl
03 Dez 2013
Flows with vorticity II
Pfahl
10 Dez 2013
Flows with vorticity III / Summary and questions Pfahl
17 Dez 2013 Written exam Wernli / Pfahl

Übung

Problem Sheets

Problem sheets Ausgabe Abgabe Besprechung Musterlösung
Problem Sheet 1 24. Sep 2013
03. Okt 2013
15. Okt 2013
Solution Sheet 1
Problem Sheet 2 8. Okt 2013
17. Okt 2013
29. Okt 2013 Solution Sheet 2
Problem Sheet 3 22. Okt 2013
31. Okt 2013
19. Nov 2013
Solution Sheet 3
Problem Sheet 4 05. Nov 2013
14. Nov 2013
26. Nov 2013
Solution Sheet 4
Problem Sheet 5 19. Nov 2013 28. Nov 2013 3. Dez 2013 Solution Sheet 5
Schriftlicher Abschlusstest letzte Semesterwoche, 17.12. zur Vorlesungszeit      

Additional Sheets

Additional sheets Thema
Additional sheet I
Gradient and Divergence
Additional sheet II Thermodynamics and Potential Temperature
Additional sheet III Operations in different coordinate systems
Additional Exercise Streamfunction Additional Exercise Streamfunction
Derivation of the standing wave condition sin(kL)=0 Standing Wave
Derivation of the e^(+-i(kx+-wt)) solutions of the wave equation. Wave Equation

Probeklausur

Die Klausur findet am 17.12. in der Vorlesungszeit zwischen 10:15 Uhr und 12:00 Uhr statt. Es dürfen keine Hilfsmittel verwendet werden (keine Notizen, Bücher, Taschenrechner etc.). Bitte bringen Sie Ihre Legi mit. Zur Vorbereitung und Orientierung über Art und Umfang der Prüfung hier eine Probeklausur, die so im Herbstsemester 2011 gestellt wurde (bitte beachten Sie, dass damals noch ein Taschenrechner zugelassen war, was dieses Jahr nicht der Fall ist): Probeklausur.pdf

Fluid Dynamics Skript

Das Skript Environmental Fluid Dynamics kann hier online als PDF File runtergeladen
werden: UFD_2013.pdf

(*) Auf einige dieser Artikel kann nur von Rechnern innerhalb des ETH-Bereichs zugegriffen werden.

 

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© 2014 ETH Zurich | Imprint | Disclaimer | 9 December 2013
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