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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 2014)

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

16 Sep 2014 Introduction
Physical foundations
Wernli
23 Sep 2014
Basic laws I Wernli
30 Sep 2014
Basic laws II Wernli
07 Okt 2014
Basic laws III Pfahl
14 Okt 2014
Archetypical fluid systems Pfahl
21 Okt 2014 Solutions and concepts I Pfahl
28 Okt 2014
Solutions and concepts II Wernli
04 Nov 2014 Scale analysis Wernli
11 Nov 2014
Scale Analysis II / Waves I Wernli
18 Nov 2014
Waves II Pfahl
25 Nov 2014
Flows with vorticity I Pfahl
02 Dez 2014
Flows with vorticity II
Pfahl
09 Dez 2014
Flows with vorticity III / Summary and questions Wernli
16 Dez 2014 Written exam Wernli / Pfahl

Übung

Übungsblätter

Übungsblätter Ausgabe Abgabe Besprechung Musterlösung
Problem Sheet 1 23 Sep 2014
02 Okt 2014
07 Okt 2014
Solution Sheet 1
Problem Sheet 2 07 Okt 2014
16 Okt 2014 28 Okt 2014 Solution Sheet 2
Problem Sheet 3 21 Okt 2014
30 Okt 2014
11 Nov 2014 Solution Sheet 3
Problem Sheet 4 04 Nov 2014 13 Nov 2014
25 Nov 2014
Solution Sheet 4
Problem Sheet 5 18 Nov 2014 27 Nov 2014 02 Dez 2014 Solution Sheet 5
Schriftlicher Abschlusstest letzte Semesterwoche, 16.12. 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 16.12. 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.

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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© 2014 ETH Zurich | Imprint | Disclaimer | 31 October 2014
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