Computational Thermo-Fluid Dynamics

Worum geht's

Du erhältst einen Überblick über numerische Methoden zur Lösung von Wärme- und Thermofluiddynamik-Problemen und lernst gute Programmierpraktiken in Matlab. Am Kursende kannst du physikalische und mathematische Eigenschaften der maßgeblichen partiellen Differentialgleichungen analysieren und passende numerische Algorithmen implementieren, um typische Wärmeübertragungsprobleme zu lösen.

Was du danach kannst

Verstehen der Struktur von PDEn der Wärmeübertragung
Analyse physikalischer, mathematischer und numerischer Eigenschaften von Wärmeproblemen
Implementierung numerischer Verfahren in Matlab
Anwenden von Finite-Differenzen-, Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Methoden
Einsetzen iterativer Löser (Gauß-Seidel, SOR) für große lineare Systeme
Behandeln instationärer Probleme (explizite/implizite Schemata, Runge-Kutta, CFL)
Nutzen von Green-Funktionen und numerischer Integration
Lösen nichtlinearer Systeme (Newton-Raphson) und Durchführung einfacher Optimierungsaufgaben

Aus was das Modul besteht

Praktische Sitzungen im RechnerraumProgrammierung von Matlab-Algorithmen in Zweiergruppen zur Lösung gegebener Aufgaben
Kurze Vorlesungen zu SitzungsbeginnVorstellung der physikalischen Phänomene und der zu verwendenden numerischen Algorithmen
EinzelprojekteIndividuelle Projektarbeit im letzten Drittel des Semesters
Optionale WorkshopsTeamworkshop und Präsentationscoaching (angeboten vom ZSK)

Lehrmethode

Team- und Einzelarbeitpraktische Umsetzung und Vertiefung der Inhalte
StudierendenpräsentationenKommunikation und Darstellung eigener Ergebnisse
VorträgeEinführung in physikalische und numerische Grundlagen

Solltest du schon können

Wärme- und Stoffübertragungempfohlen
Numerische Methoden für Ingenieure (Computational Mechanics)empfohlen

Prüfung

ProgrammieraufgabenProjektarbeitPräsentation

Bewertet wird, wie gut du ein thermofluiddynamisches Problem aus physikalischem Verständnis der zugrundeliegenden Gleichungen und aus der Implementierung eines geeigneten numerischen Algorithmus behandelst. Es gibt Programmieraufgaben in Zweiergruppen während der Sitzungen sowie ein individuelles Projekt im Verlauf des Semesters. (Dauer, Hilfsmittel und Gewichtung sind in den Rohdaten nicht angegeben.)

Literatur

KUZMIN D. - A guide to numerical methods for transport equations
MORTON K. W., AND MAYERS D. F. - Numerical solution of partial differential equations
Cole K. D., Beck J. V., A. Haiji-Sheik, Litkouhi B. - Heat conduction using Green’s functions

Termine

PraktikumComputational Thermo-Fluid Dynamics2 Gruppen zur Wahl

AFr.10:00–11:00
1701, Seminarraum (5507.01.701)
13× · 16.10.–05.02.
- 16.10.
- 23.10.
- 30.10.
- 06.11.
- 13.11.
- 20.11.
- 27.11.
- 04.12.
- 11.12.
- 18.12.
- 22.01.
- 29.01.
- 05.02.
BFr.13:00–16:00
0704, Computer Labor (5507.EG.704)
13× · 16.10.–05.02.
- 16.10.
- 23.10.
- 30.10.
- 06.11.
- 13.11.
- 20.11.
- 27.11.
- 04.12.
- 11.12.
- 18.12.
- 22.01.
- 29.01.
- 05.02.

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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