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

Dozenten: Heini Wernli und Mischa Croci-Maspoli (MeteoSchweiz)

Tutoren: Marina Dütsch und Stefan Rüdisühli

Dienstag 10:15 - 12:00, CHN F 42 (Herbstsemester 2015)

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

15 Sep 2015 Introduction / Physical foundations
Croci-Maspoli
22 Sep 2015 Basic laws I Croci-Maspoli
29 Sep 2015
Basic laws II Croci-Maspoli
06 Okt 2015
Basic laws III Wernli
13 Okt 2015
Archetypical fluid systems Wernli
20 Okt 2015 Solutions and concepts I Wernli
27 Okt 2015
Solutions and concepts II Wernli
03 Nov 2015 Scale analysis Wernli
10 Nov 2015
Waves I Wernli
17 Nov 2015
Waves II Wernli
24 Nov 2015
Flows with vorticity I Wernli
01 Dez 2015
Flows with vorticity II Wernli
08 Dez 2015
Flows with vorticity III / Summary and questions Wernli
15 Dez 2015 Written exam Wernli

Übung

Übungsblätter

Übungsblätter Ausgabe Abgabe Besprechung Musterlösung
Problem Sheet 1 22 Sep 2015
01 Okt 2015
06 Okt 2015
Solution Sheet 1
Problem Sheet 2 06 Okt 2015
15 Okt 2015 20 Okt 2015 Solution Sheet 2
Problem Sheet 3 20 Okt 2015
29 Okt 2015
03 Nov 2015 Solution Sheet 3
Problem Sheet 4 03 Nov 2015 12 Nov 2015
17 Nov 2015
Solution Sheet 4
Problem Sheet 5 17 Nov 2015 26 Nov 2015 01 Dez 2015 Solution Sheet 5
Schriftlicher Abschlusstest letzte Semesterwoche, 15.12. zur Vorlesungszeit      

Zusatzblätter

Zusatzblätter 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

Prüfung

Die Prüfung findet am 15.12.2015 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.

Fluid Dynamics Skript

Das Skript Environmental Fluid Dynamics kann hier online als PDF File runtergeladen
werden: UFD_2014.pdf

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

 

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© 2015 ETH Zurich | Imprint | Disclaimer | 20 August 2015
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