Modeling and Simulation of Disperse Systems

Worum geht's

Du lernst, wie disperse/partikuläre Systeme charakterisiert, modelliert und numerisch simuliert werden. Im Fokus stehen zwei Ansätze: Diskrete-Elemente-Methoden (DEM) zur Simulation einzelner Partikel und Population-Balance-Modelle (PBM) zur Beschreibung der Größenverteilung und ihrer zeitlichen/örtlichen Entwicklung. Am Ende kannst du beide Methoden anwenden, Simulationen durchführen und Ergebnisse wissenschaftlich berichten.

Was du danach kannst

Vertrautheit mit industriellen disperse/partikulären Systemen und Anwendungsbeispielen
Charakterisierung und Klassifikation disperser Systeme
Verständnis der Konzepte und Formulierungen von DEM und PBM
Simulation einfacher Fälle in einer Open-Source-DEM-Software
Anwendung von Klassen- und Momentenmethoden zur Lösung von PBEs
Schreiben und Präsentieren eines wissenschaftlichen Berichts

Aus was das Modul besteht

VorlesungVermittlung der mathematischen Grundlagen von DEM und PBM (Gleichungen der Bewegung, Kollisionsmodelle, Herleitung der Population-Balance)
Übung/TutorialNumerische Umsetzung: einfache Fälle anpassen und Simulationen programmieren
Projekt/Praktische SimulationenDurchführung von Fallstudien mit Open-Source-DEM-Software und PBM-Solvern
PräsentationDiskussion und Darstellung der Simulationsergebnisse

Lehrmethode

Vorlesung (online, Zoom)Erläuterung der mathematischen Grundlagen und Modelle
Praktische Übungen/TutorialsEinüben der numerischen Umsetzung und der Simulationen
Projektreport und PräsentationAnwendung der Methoden in Fallstudien und Schulung wissenschaftlicher Berichts- und Präsentationstechniken

Solltest du schon können

Verfahrenstechnik disperser Systeme (oder ähnlich)empfohlen

Prüfung

ReportPräsentation

Du schreibst während des Semesters einen ausführlichen Report (15–20 Seiten inklusive Abbildungen) über zwei verschiedene Simulationen (DEM oder PBM). Der Report macht 75 % der Gesamtnote aus und wird vor allem nach Vorgehen, angewandten Simulationstechniken sowie Darstellung und Diskussion der Ergebnisse bewertet. Zusätzlich hältst du eine Einzelpräsentation über deinen Report, die 25 % der Note ausmacht und die Fähigkeit zur Diskussion der Methoden und Resultate bewertet.

Literatur

Pöschel, T.; Schwager, T. - Computational granular dynamics: Models and algorithms
Kumar, S.; Ramkrishna, D. - On the solution of population balance equations by discretization - I. A fixed pivot technique
Kumar, S.; Ramkrishna, D. - On the solution of population balance equations by discretization - III. Nucleation, growth and aggregation of particles
Marchisio, D. L.; Fox, R. O. - Solution of population balance equations using the direct quadrature method of moments

Termine

VorlesungModellierung und Simulation disperser Systeme2 Gruppen zur Wahl

ADi.14:00–15:30
1.OG 29, Seminarraum (4226.01.029)
14× · 20.10.–02.02.
- 20.10.
- 27.10.
- 03.11.
- 10.11.
- 17.11.
- 24.11.
- 01.12.
- 08.12.
- 15.12.
- 22.12.
- 12.01.
- 19.01.
- 26.01.
- 02.02.
BDi.14:30–16:00DG 01, Konferenzraum IGZW (4226.03.001)einmalig am 13.10.

ÜbungModellierung und Simulation disperser Systeme

Do.14:00–15:00
Online: Videokonferenz
12× · 29.10.–04.02.
- 29.10.
- 05.11.
- 12.11.
- 19.11.
- 26.11.
- 10.12.
- 17.12.
- 07.01.
- 14.01.
- 21.01.
- 28.01.
- 04.02.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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