Numerische Methoden in der Fluidmechanik (CFD)

Worum geht's

Du lernst numerische Methoden zur Lösung von Strömungsproblemen (insbesondere inkompressible Navier–Stokes- und Konvektions–Diffusions-Gleichungen). Am Modulende kannst du numerische Verfahren (Finite-Differenzen, Finite-Volumen, gewichtete Residuen), Zeitintegrationsschemata und Lösungsverfahren implementieren, deren Fehler und Stabilität einschätzen und Simulationsergebnisse fachgerecht interpretieren.

Was du danach kannst

• Gruppenaufgaben bearbeiten und Ergebnisse diskutieren
• Qualität numerischer Simulationen bewerten
• explizite und implizite Zeitintegrationsverfahren implementieren
• verschiedene Lösungsverfahren für inkompressible Navier–Stokes implementieren
• Grundlegende Komponenten numerischer Verfahren verstehen
• Finite-Differenzen und Finite-Volumen-Verfahren herleiten
• numerische Fehler mit Taylor- und Fourier-Analyse bestimmen
• Stabilitäts- und Konvergenzeigenschaften charakterisieren
• geeignete Verfahren für verschiedene Strömungsprobleme auswählen
• Wirkung von Diskretisierungsschemata auf Simulationen beurteilen
• verschiedene Methoden vergleichen und begründet entscheiden
• Ergebnisse aus Implementierungen fachgerecht präsentieren und diskutieren

Aus was das Modul besteht

• VorlesungVermittlung von Begriffen, Konzepten und Methoden durch Tafelanschrieb, Präsentationen und Fallbeispiele
• ProgrammierübungImplementierung numerischer Komponenten eines Strömungslösers, Gruppenarbeit an Programmieraufgaben mit regelmäßiger schriftlicher Einreichung

Lehrmethode

• Tafel/Präsentation/Fallbeispielezur Einführung und Erklärung grundlegender Begriffe und Methoden in der Vorlesung
• Programmierübung in Gruppenzum praktischen Implementieren und Testen von numerischen Verfahren; Dozent unterstützt und bewertet Einreichungen