Vorlesung + Übung: Numerical Fluid Mechanics - Details

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Allgemeine Informationen

Veranstaltungsname Vorlesung + Übung: Numerical Fluid Mechanics
Veranstaltungsnummer W 8035
Semester WS 2023/24
Aktuelle Anzahl der Teilnehmenden 58
Heimat-Einrichtung Institut für Technische Mechanik
Veranstaltungstyp Vorlesung + Übung in der Kategorie Lehre
Erster Termin Dienstag, 24.10.2023 15:00 - 15:45, Ort: (A1-144 Werner-Grübmeyer-Hörsaal), (A1-321 Übungsraum 321)
Teilnehmende alle
Voraussetzungen Empf. Ingenieurmathematik und Physik sowie Strömungsmechanik
Lernorganisation Die Studierenden

-          können die fundamentalen Erhaltungsgleichungen der Strömungsmechanik interpretieren.

-          kennen und verstehen numerische Verfahren zur Lösung und Diskretisierung der Grundgleichungen der Strömungsmechanik.

-          kennen die mathematischen Grundlagen der Lösung der linearen Gleichungssysteme und können Methoden zur Beschleunigung der Lösung anwenden.

-          sind in der Lage, die Stabilität der numerischen Verfahren zu beurteilen und Fehlerquellen abzuschätzen.

-          sind in der Lage, über den Einsatz verschiedener Modelle und Verfahren zu entscheiden
Leistungsnachweis 1



Numerische Strömungsmechanik



MTP



4



benotet



1/7
Literatur  





-          Eigenes Skript.

-          Ferziger, Joel H./Peric, Milovan: Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer: Berlin/Heidelberg/New York (3. korr. Auflage) 2002.

-          Hirsch, Charles: Numerical Computation of Internal and External Flow. Vol. 1: Fundamentals of Computational Fluid Dynamics, Elsevier/Butterworth-Heinemann: Amsterdam u. a. (2. Auflage) 2007.
Medienformen * Tafel
* Folien
SWS 3

Räume und Zeiten

(A1-144 Werner-Grübmeyer-Hörsaal)
Dienstag: 15:00 - 15:45, wöchentlich (13x)
(A1-321 Übungsraum 321)
Dienstag: 15:00 - 15:45, wöchentlich (13x)
(A1-142 Raum 142)
Dienstag: 16:00 - 17:30, wöchentlich (13x)

Kommentar/Beschreibung

* Erhaltungsgleichungen der Kontinuumsmechanik, Klassifizierung aus mathematischer Sicht, Rand- und Anfangsbedingungen
* Finite Differenzen Methode, Prinzip der FDM, Genauigkeitsfragen, Anwendung zur Lösung einer linearen skalaren Transportgleichung in ein- und zwei Dimensionen
* Lösung linearer Gleichungssysteme, Direkte Löser (TDMA, LU-Zerlegung), iterative Löser (Unvollständige LU), konjugierte Gradienten Verfahren
* Finite Volumen Methode, Prinzip der FVM, Diskretisierung von skalaren konvektions-diffusions Gleichungen, gebräuchliche Diskretisierungspraktiken
* Instationäre Strömungen, Explizite und implizite Verfahren, Einschritt/Mehrschritt Verfahren, 
* Eigenschaften von iterativen Algorithmen, Stabilität, Konvergenz, Konsistenz (Satz von Lax), Konservativität, Beschränktheit    
* Berechnungsverfahren für elliptische Probleme, Möglichkeiten der Druck-Geschwindigkeitskopplung, SIMPLE Verfahren und Varianten, versetzte und nicht versetzte Gitter                 
* Möglichkeiten der Simulation / Modellierung der Turbulenz Schließungsannahmen, Transportmodelle für Turbulenzgrößen, Wandmodellierung
* Gittergenerierung (Preprocessing), Einbindung in andere CA Techniken, Multigrid, Parallelverarbeitung und Hochleistungsrechnen, Visualisierung/Postprocessing von numerischen Daten