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Master-Studiengang Maschinenbau

Studienschwerpunkt

Strömungsmaschinen

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1 Einführung

Die Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum bietet seit dem Wintersemester 2007/2008 den Bachelor- und den Master-Studiengang Maschinenbau mit verschiedenen Studienschwerpunkten an.

Die Studiengänge sind eng miteinander verzahnt. Der Masterabschluss ist mit dem ehemaligen Diplom vergleichbar. Der Bachelor-Abschluss wird als Drehscheibe für eine industrielle Tätigkeit oder als Weiterqualifizierung zum Master-Studiengang betrachtet.

Sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudiengang sind Vertiefungen in folgenden Studienschwerpunkten möglich:

• Angewandte Mechanik • Energie- und Verfahrenstechnik • Ingenieur-Informatik • Konstruktions- und Automatisierungstechnik • Kraftfahrzeug-Antriebstechnik • Micro-Engineering • Werkstoff-Engineering • Strömungsmaschinen (nur als Masterstudiengang)

Sinnvollerweise ist sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudiengang der gleiche Studienschwerpunkt zu wählen. Ein Wechsel der Studienschwerpunkte ist grundsätzlich möglich, erhöht aber die Zahl der notwendigen Vorlesungen. Eine Ausnahme bildet der Studienschwerpunkt „Strömungsmaschinen“, der ausschließlich als Masterstudiengang angeboten wird. Für Bachelor-Absolventen der Energie- und Verfahrenstechnik ist der Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen eine gleichwertige Alternative zur Energie- und Verfahrenstechnik (EVT) mit stärkerer Gewichtung der Disziplinen Turbomaschinen und Strömungsmechanik. In Vorbereitung auf eine industrielle Tätigkeit hat der neue Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen im Vergleich zu EVT stärker die Hersteller als die Betreiber von Strömungsmaschinen im Fokus. Dazu gehören z.B. neben Unternehmen der Energietechnik auch Pumpenhersteller, Hersteller von Flugtriebwerken, Unternehmen der Fluidtechnik sowie der Automotive Branche.

Nähere Informationen zum Bachelorstudiengang Maschinenbau erhalten Sie durch die Studienfachberatung:

http://www.mb.ruhr-uni-bochum.de/studium-mb/sites/infos/studienfachberatung.html

2 Studienplan des Studienschwerpunkts Strömungsmaschinen (Master)

Der Master-Studiengang Maschinenbau vertieft die im Bachelor-Studium erworbenen Fachkenntnisse. Der Studiengang zielt neben der Verbreiterung des Wissens auf eine Vertiefung und Spezialisierung ab. Das Profil des Masterstudiengangs Maschinenbau ist forschungsorientiert, und die Lehrinhalte sollen die Studierenden zu eigenständiger Forschungsarbeit befähigen. Die Masterarbeit wird in engem Zusammenhang zu Forschungsprojekten der Fakultät durchgeführt.

Die Studenten haben die Möglichkeit, ihr Wissen in bestimmten Bereichen des Master-Studiengangs Maschinenbaus durch die Wahl eines Studienschwerpunktes zu vertiefen. Seit dem Sommersemester 2014 wird der Master-Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen angeboten.

Die grundlegende Struktur des Studiengangs Maschinenbau ist in Bild 1 dargestellt. Neben den beiden schwerpunktspezifischen Pflichtmodulen sowie einem zugeordnetem Fachlabor, besteht die Möglichkeit, aus einer Auswahlliste vertiefende Profilmodule zu wählen. Diese Profilmodule erlauben eine weitere Profilschärfung während des Studiums. Ergänzt wird dies durch den technischen und nichttechnischen Wahlbereich entsprechend nachfolgendem Studienplan.

Weitere Detailinformationen sind im Zusammenhang mit dem Studienverlaufsplan sowie in der Prüfungsordnung und der Praktikumsrichtlinie zu finden.

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Bild 1: Struktur des Master-Studiengangs Maschinenbau

Optimale Voraussetzungen für eine Belegung des Master-Studienschwerpunkts „Strömungsmaschinen“ haben Sie, wenn Sie im Bachelor-Studiengang Maschinenbau den Studienschwerpunkt „Energie- und Verfahrenstechnik“ gewählt haben. Es wird empfohlen, dabei an den Vorlesungen „Grundlagen der hydraulischen Strömungsmaschinen und Anlagen“ (Profilmodul in EVT) sowie „Flugtriebwerke“ als technisches Wahlfach im Bachelor-Studiengang teilzunehmen.

Nachfolgend ist in Tabelle 1 der Studienverlaufsplan für den Master-Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen dargestellt, aus denen Sie sich die entsprechenden Vorlesungen auswählen können. Dort sind auch die einzelnen Module dargestellt. Ein Modul setzt sich in der Regel aus Vorlesungen und Übungen zusammen. Dem Studienplan können Sie die Anzahl der Vorlesungsstunden pro Woche (SWS) sowie die zugehörigen Leistungspunkte (LP) entnehmen.

Der Studienverlaufsplan gibt die Struktur wieder, die für alle Studienschwerpunkte des Studiengangs Maschinenbau gleich ist. Die erweiterten ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen setzen sich aus zwei Pflichtmodulen zusammen, die in der nachfolgenden Tabelle zu finden sind und aus einem Fachlabor, in dessen Rahmen Versuche in den Laboren der Energie- und Verfahrenstechnik durchgeführt werden.

In der ingenieurwissenschaftlichen Vertiefung gibt es verschiedene Profilmodule, die aus den Listen der folgenden Tabelle 1 zu wählen sind.

Im technischen Wahlbereich können Fächer aus dem gesamten Master-Lehrangebot technischer Art der Fakultät für Maschinenbau der RUB oder der Fakultät für Maschinenbau an der TU Dortmund gewählt werden.

Im nichttechnischen Wahlbereich kommen Fächer aus dem gesamten Fächerangebot nichttechnischer Art der Fakultät für Maschinenbau der RUB oder aus dem Lehrangebot anderer Fakultäten der RUB in Frage. Die Vorlesungsinhalte sollen nichttechnischer Art sein, aber für die Ingenieurausbildung grundsätzlich sinnvoll sein.

Die Master-Arbeit soll bevorzugt an einem der Lehrstühle absolviert werden, der an dem Studienschwerpunkt beteiligt ist.

Genauere Informationen zu den einzelnen Vorlesungen können Sie dem Modulhandbuch entnehmen.

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http://www.mb.rub.de/studium-mb/sites/lehre/modulbeschreibungen.html

Tabelle1: Studienverlaufsplan des Studienschwerpunkts Strömungsmaschinen

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3 Beteiligte Institute bzw. Lehrstühle

Nachfolgend stellen sich die Institute bzw. Lehrstühle vor mit ihren Lehrangeboten und Forschungsaktivitäten, die diese Vertiefungsrichtung tragen.

Institut für Energietechnik

• Lehrstuhl für Thermische Turbomaschinen • Institut für Antriebstechnik (DLR)

Institut für Thermo- und Fluiddynamik

• Lehrstuhl für Hydraulische Strömungsmaschinen

Institut für Computational Engineering (Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften)

• Lehrstuhl für Mechanik - Materialtheorie

Institut für Werkstoffe

• Lehrstuhl für Werkstofftechnik

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Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Turbomaschinen • Versuche im Messtechnischen Labor-

praktikum und Fachlabor Energietechnik • Computersimulation v. Fluidströmungen

• Simulation der Strömung in Turbomaschinen

• Flugtriebwerke (Bachelor) • Grundlagen der Fluidenergiemaschinen

(Bachelor)

Forschung

Die Forschungstätigkeiten am Lehr-stuhl konzentrieren sich auf Turbover-dichter und Turbinen axialer und radia-ler Bauart, Gasturbinen sowie Dampf-turbinen. Schwerpunkt der Arbeiten bilden dabei numerische und experi-mentelle Untersuchungen der dreidi-mensionalen und instationären Strö-mung sowie die Wechselwirkung zwi-schen der Strömung und den Bauteilen (Fluid-Struktur-Interaktionen).

Mittels numerischer Strömungssimula-tionen (CFD) werden die komplexen Strömungsvorgänge im Detail unter-sucht. In aktuellen Forschungsprojek-ten konzentrieren sich diese Arbeiten auf verschiedene Baugruppen und Strömungsaspekte in Dampfturbinen. Fluid-Struktur-Interaktionen spielen eine wichtige Rolle im Hinblick auf Schwingungsanregungen und Lebens-dauer von Turbomaschinenkomponen-ten. Diese Wechselwirkungen werden ebenfalls numerisch untersucht, bedür-fen aber auch einer experimentellen Validierung.

Einen weiteren Schwerpunkt der Ar-beiten stellt die Analyse instationärer Strömungsvorgänge in mehrstufigen Axialverdichtern während des stabilen Betriebs sowie an der Stabilitätsgren-ze dar. Diese Untersuchungen werden am Lehrstuhl sowohl numerisch (CFD) als auch experimentell durch-geführt. Für die experimentellen Strömungsuntersuchungen stehen im Turbomaschinenversuchsfeld des Lehrstuhls u.a. mehrere Radialver-dichter, mehrstufige Axialverdichter sowie eine einstufige Axialturbine zur Verfügung. Für die experimentellen Untersuchungen innerhalb der For-schungsprojekte werden konventio-nelle und zeitauflösende Druck- und Geschwindigkeitsmesstechniken und künftig auch verstärkt laseroptische Messverfahren eingesetzt werden.

Prof. Dr.-Ing. habil. R. Mailach

Sekretariat: IC E2-63

Tel: 0234 / 32 – 22985

Internet: www.rub.de/ttmMail: LSTTM@ruhr-uni-bochum.de

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Lehrstuhl für

Hydraulische Strömungsmaschinen

Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Grundlagen der Hydraulischen Strö-mungsmaschinen und Anlagen

• Div. Techn. Wahlfächer

• Fachlabore

Forschung

Im Jahr 2012 wurde der Lehrstuhl ge-gründet. Es werden numerische Me-thoden (CFD) sowie Validierungsexpe-rimente zum Entwurf und zur Optimie-rung von hydraulischen Maschinen und Komponenten entwickelt. Der Schwer-punkt liegt dabei auf strömungsmecha-nischen Fragestellungen. Einzelne For-schungsaktivitäten sind:

• Untersuchung der instationären Wechselwirkungen der Maschinen mit dem Gesamtsystem

• Betrachtung der Mehrphasenströ-mungen (Kavitation, Luftausga-sung, partikelbeladene Strömungen)

• Verbesserung des Teillastverhaltens • Berücksichtigung unterschiedlicher

Fluide • Minimierung der Geräuschemissio-

nen • Lebensdauer- bzw. Standzeiterhö-

hung

Im Kompetenzzentrum Hydraulische Strömungsmaschinen (KHS) werden zusammen mit anderen Lehrstühlen in-terdisziplinäre Forschungsprojekte durchgeführt.

Industrie

Aufgrund der nicht nur maschinen- sondern auch grundlagen- und metho-denorientierten Ausrichtung des Lehr-stuhls werden neben den Unternehmen der hydraulischen Strömungsmaschi-nenindustrie (Kreiselpumpen, Was-serturbinen) auch Unternehmen der Fluidtechnik (Ölhydraulik, Fördertech-nik etc.) angesprochen. Auf Wunsch können Industriepraktika vermittelt werden.

Bachelor- & Masterarbeiten Das Angebot an Abschlussarbeiten richtet sich nach den Forschungs-schwerpunkten des Lehrstuhls. Es wer-den sowohl experimentelle als auch numerische Arbeiten angeboten. Kon-krete Themen können an die Interessen der Studierenden angepasst werden, so dass gilt: Nachfragen lohnt immer!

Prof. Dr.-Ing. R. Skoda

Sekretariat: IC 3/95

Tel: 0234 / 32 – 28801

Internet: www.hsm.rub.deMail: romuald.skoda@rub.de

Ergebnisse der Strömungssimulation in einer Kreiselpumpe

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Institut für Antriebstechnik

(DLR)

Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Auslegung von Triebwerks- und Gastur-

binenverdichtern • Flugtriebwerkskonzepte

Forschung

• Die Forschungsarbeiten des Instituts für Antriebstechnik sind darauf ausge-richtet, die vorhandenen Potentiale zur Verbesserung der Gasturbine für Luft-fahrt und Kraftwerk zu erschließen. Wesentliche Forschungsgebiete sind neuartige Triebwerkskonzepte und Mis-sionsanalysen sowie die Komponenten-technologie im Bereich Triebwerksfan, Axial- und Radialkompressor, Brenn-kammer und Turbine. Darüber hinaus-gehende Querschnittsthemen beinhalten moderne dreidimensionale, instationäre Rechenverfahren (TRACE), die Analy-se und Reduktion der Schallabstrahlung von Triebwerken und Flugzeugen sowie laseroptische Messverfahren zur Strö-mungs- und Reaktionsanalyse. Der moderne Anlagenpark umfasst un-ter anderem einen 10MW-Zweiwellen-Fan- und Verdichterprüfstand, einen Radialverdichterprüfstand, Hochdruck-brennkammerprüfstände für Demonstra-tions- und industrielle Entwicklungsver-suche und Prüfstände für die Brenn-kammerforschung (alle Köln) sowie mehrere Turbinenprüfstände in Göttin-gen.

Industrie

Die wichtigsten Industriepartner bei Luftfahrtantrieben sind MTU Aero En-

gines im Bereich Gesamttriebwerk, Verdichter und Simulationsverfahren (TRACE) und Rolls-Royce im Bereich Brennkammer, Turbine und Akustik. Im Energiebereich sind Siemens Energy, Alstom Power und MAN Turbo die wichtigsten Kooperationspartner im in-dustriellen Umfeld. Darüber hinaus zäh-len europäische aber auch amerikani-sche und asiatische Unternehmen zu den Industriepartnern des Instituts. Der Drittmittelumsatz des Instituts liegt der-zeit bei etwa 10 M€ pro Jahr. Institut

Die Abteilungen Triebwerk, Verdich-

ter, Brennkammer, Numerische Metho-

den und Triebwerksmesstechnik sind in Köln angesiedelt, die Abteilung Trieb-

werksakustik in Berlin–Charlottenburg und die Abteilung Turbine in Göttin-gen. Das Institut für Antriebstechnik beschäftigt an den drei Standorten Köln, Berlin und Göttingen derzeit knapp 150 Mitarbeiter, davon den weitaus größten Teil in Köln-Porz.

Prof. Dr.-Ing. R. Mönig

Institut für Antriebstechnik

Tel.: 02203-601-2250

Internet: dlr-at@dlr.deMail: www.dlr.de/at

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Lehrstuhl für

Mechanik - Materialtheorie

Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Mechanische Grundlagen der Strö-mungsmaschinen

Forschung

Der Lehrstuhl für Mechanik - Material-theorie widmet sich spezifischer Frage-stellungen der modernen Festkörper-mechanik. Der Lehrstuhl betreibt so-wohl Grundlagenforschung zur Theorie und Numerik, als auch Kooperationen mit Anwendern aus dem akademischen Bereich sowie der Industrie. Wesentli-che Forschungsbereiche sind die Ent-wicklung effektiver Materialmodelle für unterschiedliche Werkstoffe, die Entwicklung und Anwendung effekti-ver numerischer Methoden zur Lösung komplexer Probleme, die Entwicklung von akkuraten Modellen für Bauteile und Strukturen und schließlich die ex-perimentelle überprüfung der Modelle und Berechnungen sowie Versuche zur Bestimmung von Modellparametern. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Modellbildung und Simulation bei un-terschiedlichen mechanischen Proble-men, unabhängig davon, ob die konkre-te Fragestellung nun aus dem Bereich des Bauingenieurwesens, des Maschi-nenbaus, oder gar aus anderen Berei-chen wie zum Beispiel der Biomecha-nik kommt.

Industrie

Der Lehrstuhl unterhält enge Kontakte zu in- und ausländischen Forschungs-

einrichtungen, insbesondere auch auf interdisziplinärem Bereich. Mit der In-dustrie bestehen Kontakte im Rahmen von Projekten, Beratung und Begutach-tung.

Bachelor- & Masterarbeiten Das Angebot an Abschlussarbeiten richtet sich nach den Forschungs-schwerpunkten des Lehrstuhls. Daher werden meist programmierbasierte Themen vergeben, die sich mit kontinuumsmechanischen Problemen befassen. Allerdings wurden auch Themen zur Rotordynamik und deren Regelung von Nicht-Mechanik-Vertiefern erfolgreich bearbeitet. Der Lehrstuhl freut sich auf Ihre Nachfra-gen!

Prof. Dr. rer. nat. K. Hackl

Sekretariat: IC 03/713

Tel: 0234 / 32 – 26025

Internet: www.rub.de/lamMail: klaus.hackl@rub.de

FEM-Simulationsergebnis eines Klemmrings aus Formgedächtnislegie-rung, die durch mechanische und thermische Einflüsse ihre kristallogra-phische Struktur ändert. In den ersten 400 Zeitschritten wird der Ring mecha-nisch komprimiert, in den zweiten 400 Zeitschritten wird die Temperatur er-höht

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Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Werkstoffe der Strömungsmaschinen

Forschung

Der Lehrstuhl Werkstofftechnik ist Teil des Instituts für Werkstoffe der Fakultät Maschinenbau. Die Aktivitä-ten orientieren sich am Gebiet der Werkstofftechnik, das Werkstoffe auf der Schnittlinie zwischen der Werk-stoffwissenschaft und der Fertigungs-technik betrachtet. Hier werden Werk-stoffgefüge unter dem Aspekt der fer-tigungsbedingten Einflüsse betrachtet und optimiert.

Primäres Forschungsthema sind hoch-legierte metallische Werkstoffe zur Verwendung unter verschleißenden und korrosiven Bedingungen. Ziele sind die Legierungsentwicklung, die Herstellung durch schmelz- oder pul-vermetallurgische Verfahren, die Her-stellung dicker Schichten und die Wärmebehandlung. Weitere Themen sind die Wärmebehandlung und das heiß-isostatische Pressen von einkris-tallinen Ni-Superlegierungen, die für die Laufschaufeln in Gasturbinen ein-gesetzt werden und einige weitere Sonderwerkstoffe.

Der Lehrstuhl Werkstofftechnik ist über die Juniorprofessur für Werkstof-fe hydraulischer Strömungsmaschinen (Prof. Dr.-Ing. Stephan Huth) in das Kompetenzzentrum für hydraulische Strömungsmaschinen eingebunden.

Wesentliche Forschungsthemen sind hier das Verständnis der Schädi-gungsmechanismen Kavitationserosi-on und Hydroabrasion sowie die Ent-wicklung neuer Werkstoffe, die die-sen widerstehen. Neuere Arbeiten zie-len auf die Tribokorrosion, also den gleichzeitigen Angriff von Korrosion und Verschleiß.

Zum Erreichen der Forschungsziele werden am Lehrstuhl Werkstofftech-nik sowohl modernste experimentelle Methoden als auch Simulationsver-fahren, wie FEM, CALPHAD oder Phasenfeldsimulation eingesetzt. Die Forschuung reicht von den Grundla-gen bis hin zur industriellen Anwen-dung. Viele Projekte werden in direk-ter Kooperation mit Industriepartnern bearbeitet.

Gefüge einer einkristallinen Ni-

Superlegierung im Rasterelektronen-

mikroskop

Prof. Dr.-Ing. Werner Theisen

Prof. Dr.-Ing. Stephan Huth (Juniorprofessor)

Sekretariat: ICFO E03-313

Tel: 0234 / 32 – 25964

Internet: www.wtech.rub.deMail: LSTTM@ruhr-uni-bochum.de

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4 Impressum

Herausgeber:

Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Maschinenbau Lehrstühle für Thermische Turbomaschinen sowie Hydraulische Strömungsmaschinen

Für Fragen zum Studienschwerpunkt stehen zur Verfügung:

Dr.-Ing. H. Grote, Dekanat Maschinenbau, Tel. (0234) 32 – 26190 Prof. Dr.-Ing. R. Skoda, 1. Sprecher des Studienschwerpunktes, Tel. (0234) 32 – 28801 Prof. Dr.-Ing. habil. R. Mailach, 2. Sprecher des Studienschwerpunktes, Tel. (0234) 32 – 22985

Stand: Juni 2015