Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

Keine

Die Lehrveranstaltung vermittelt die Modellierung messtechnisch erfasster thermischer Systeme. Es werden mathematische Methoden und ihre physikalischen Anwendungen erläutert. Die Lehrveranstaltung bedient sich der Grundlagen der Wärmeübertragung und Strömungsmechanik, sowie der Thermodynamik, um transiente und stationäre Modelle von thermischen Systemen abzuleiten. 

• Modellierung transienter thermodynamischer Systeme wie thermische Speicher,  

• Angewandte Numerik in der Simulation thermischer Systeme 

• Analytische und numerische Lösung gewöhnlicher Differenzialgleichungssysteme, 

• Modellgenauigkeit,  

• Systemidentifikation, Zustandsschätzer, 

• Umgang mit realen Messdaten, Ansätze für die Verifikation der modellbasierten Ansätze. 

Die Studierende kennen typische Ansätze zur Modellierung thermischer Systeme und deren Identifikation anhand von realen Messdaten. Die Studierenden sind befähigt numerische und analytische mathematische Methoden zur Berechnung des transienten Systemverhaltens anzuwenden. Die Studierenden 

• können numerische und analytische Lösungsansätze für gewöhnliche Differentialgleichungen skizzieren und benennen, 

• kennen mögliche Ansätze für die Systemidentifikation thermischer Systeme anhand von experimentell gewonnenen Messwerten und können diese skizzieren, 

• sind in der Lage typische Modellformulierungen für gegebene Problemstellungen über transiente Energieerhaltung für thermische Systeme abzuleiten, 

• verstehen es unterschiedliche Lösungsansätze zur Simulation thermischer Systeme hinsichtlich ihrer Modellgenauigkeit und daraus resultierenden Eignung in der Anwendung zu diskutieren, 

• können einfache thermische Systeme basierend auf physikalischen Grundprinzipien (Massen-, Impuls- und Energieerhaltung) mathematisch modellieren und numerische Lösungsansätze vorschlagen und anwenden, 

• sind in der Lage anhand von Messdaten Systemparameter thermischer Systeme zu berechnen und diese physikalisch zu deuten. 

Die Studierenden erwerben im Rahmen der Lehrveranstaltung folgende Future Skills: 

• Foster Critical Thinking: Durch die begleitete, selbstständige Bearbeitung realer Problemstellungen anhand von Laboraufbauten, üben sich die Studierenden im kritischen Denken. Sie sind gefordert die erlernten Grundlagen selbstständig auf die Problemstellung anzuwenden und geeignete Annahmen zu treffen. 

• Promote Academic Creativity: Die Aufgabenstellung erlauben mehrere Lösungswege, was die Kreativität der Studierenden fördert indem individuelle Lösungen möglich werden. 

• Encourage Collaboration & Cooperation: Die Laborübungen werden in kleinen Teams aus Studierenden durchgeführt, die selbstständig den Lösungsweg erarbeiten und die Aufgabenverteilung in der Gruppe organisieren müssen. 

• Develop Digital Literacy: Studierende erarbeiten die Lösungen für Übungsbeispiele und reale Problemstellungen mithilfe von eigenen Software-Lösungen, die Messdaten einlesen, vorverarbeiten und auswerten müssen, was ihre Fähigkeiten für den Umgang mit digitalen Technologien fördert. 

Vorlesung mit integrierter Übung und Laborversuchen. 

• Bearbeitung und schriftliche Abgabe von Übungsbeispielen (30%) 

• Schriftliche Abschlussprüfung (70%) 

Für eine positive Gesamtnote müssen insgesamt über alle Prüfungsteile mindestens 50 % der Punkte erzielt werden. 

Keiner

• Bähr, Hans Dieter (2019): Wärme und Stoffübertragung. 10. Aufl. Berlin Heidelberg: Springer. 

• Ljung, L., & Glad, T. (1994). Modeling of dynamic systems. Prentice-Hall, Inc.. 

• Ljung, L. (1999). System identification: Theory for the user (2nd ed.). Prentice Hall. 

Präsenzveranstaltung. Die Studierenden werden vor Beginn der Lehrveranstaltung über die Anwesenheitsvorgaben der Lehrbeauftragten informiert.