Finite Elemente Methode für Fluid-Struktur Interaktion mittels open-source software (CSE)

Worum geht's

Du lernst die Grundlagen und fortgeschrittene Konzepte der Finite-Elemente-basierten Simulation von Fluid‑Struktur‑Interaktion (FSI). Der Kurs behandelt Modellgleichungen, Kopplungsstrategien, Diskretisierung, Lösungsalgorithmen, Implementierungsaspekte und den Einsatz von Open‑Source‑Software (insbesondere Kratos). Am Ende kannst du FSI‑Probleme analysieren, geeignete numerische Methoden und Softwareansätze bewerten und eigene Lösungsansätze im Projekt umsetzen.

Was du danach kannst

Verstehen der Grundgleichungen für Struktur, Strömung und ihre Kopplung
Anwenden der ALE‑Beschreibung für bewegte Netze
Kenntnis von Raum‑ und Zeitdiskretisierung sowie typischen Problemen und Lösungsansätzen
Einsetzen der Finite‑Elemente‑Methoden für Struktur‑ und Strömungsgleichungen
Erkennen unterschiedlicher Kopplungsansätze (embedded, body‑fitted) und Interface‑Beschreibungen
Bewertung und Anpassung algorithmischer und softwareseitiger Komponenten für FSI
Grundlagen in HPC für Multiphysics‑Simulationen
Durchführung einer eigenen FSI‑Übungsaufgabe und Entwicklung eines Software‑Solvers im Projekt

Aus was das Modul besteht

VorlesungVermittlung der theoretischen Grundlagen und Konzepte
Seminar/Übung am RechnerVorstellung, Diskussion und Durchrechnung ausgewählter Beispiele
ProjektarbeitVertiefung der Kenntnisse durch eigenständige Implementierung und Anwendung
KolloquiumKlärung von Fragen während des Kurses

Lehrmethode

Vorlesung mit Tafel, Overhead und BeamerPräsentation und Erklärung der Theorie unterstützt durch ein Manuskript
RechnerseminarPraktische Anwendung und Analyse von Beispielen am Computer
Betreute ProjektarbeitErarbeitung eigener Lösungen in Teams unter Anleitung
KolloquiumDiskussion und Klärung offener Fragen

Solltest du schon können

Höhere Mathematik und Numerische Methodenempfohlen
Technische Mechanik, Statik und Dynamik (z. B. Baudynamik BV020002)empfohlen
Fluidmechanikempfohlen
Einführung in die Finite‑Elemente‑Methode (BV320010)empfohlen

Prüfung

ProjektarbeitPräsentation

Die Modulprüfung besteht aus einer schriftlichen Projektarbeit (15–20 Seiten) und einer zugehörigen Endpräsentation (20 Minuten). In der Projektarbeit führst du eine interdisziplinäre FSI‑Aufgabe mit einem Computerprogramm durch und demonstrierst theoretisches Verständnis sowie die Entwicklung eigener Softwarelösungen. Die Endpräsentation stellt das Projekt vor, analysiert Ergebnisse und schlägt Verbesserungen vor; sie fließt mit 30% in die Note ein. Wiederholung der Prüfung ist nur durch erneute Teilnahme im Folgejahr möglich.

Literatur

Manuskript
Ausgewählte Publikationen und Fachbücher (werden über die Kursseite bereitgestellt bzw. bekanntgegeben)

Termine

VorlesungDie Finite-Elemente-Methode für Fluid-Struktur Wechelwirkung mittels Open-Source Software2 Gruppen zur Wahl

ADi.08:00–18:00N1039ZG, Seminarraum (0101.Z1.039)einmalig am 12.01.
BFr.08:00–18:00N1039ZG, Seminarraum (0101.Z1.039)einmalig am 15.01.

SeminarSeminar zu Die Finite-Elemente-Methode für Fluid-Struktur Wechelwirkung mittels Open-Source Software

Mo.10:00–12:00
Online: Videokonferenz
9× · 19.10.–14.12.
- 19.10.
- 26.10.
- 02.11.
- 09.11.
- 16.11.
- 23.11.
- 30.11.
- 07.12.
- 14.12.

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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