Partikelbasierte Strömungsmechanik (PSTM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Particle-based fluid mechanics)
(Prüfungsordnungsmodul: Thermo and Fluid Dynamics)

Lectures:

• • Partikelbasierte Strömungsmechanik (PSTM-V)
    (Vorlesung, 2 SWS, Sebastian Mühlbauer, Tue, 10:00 - 12:00, KS I)

Empfohlene Voraussetzungen:

Programmieren Grundlagen, Strömungsmechanik Grundlagen

Inhalt:

• Gegenüberstellung von partikelbasierten und gitterbasierten Verfahren der Strömungsmechanik
  

• Simulation von Gasen bei niedriger Dichte

  • Direct Simulation Monte Carlo
    

• Mikrofluidik, kollodiale Systeme

  • Stochastic Rotation Dynamics

  • Multi-Particle Collision Dynamics
    

• Systeme mit freien Oberflächen

  • Smoothed Particle Hydrodynamics
    

• Comparison of particle-based and grid-based methods in fluid mechanics
  

• Simulation of rarefied gas flows

  • Direct Simulation Monte Carlo
    

• Microfluidics, Colloidal Systems

  • Stochastic Rotation Dynamics

  • Multi-Particle Collision Dynamics
    

• Systems with free surfaces

  • Smoothed Particle Hydrodynamics
    

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden kennen die Vor- und Nachteile partikelbasierter Verfahren im Vergleich zu gitterbasierten Verfahren der Strömungsmechanik.

Die Studierenden kennen die einzelnen Algorithmen, die hinter den besprochenen Methoden stehen und können Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Methoden darlegen.

Die Studierenden kennen die Implementierung der einzelnen Methoden vor dem Hintergrund einer Anwendung auf Hochleistungsrechnern.

Die Studierenden kennen die Stärken und Schwächender besprochenen Methoden und können für verschiedene Situationen die geeignete Methode auswählen.

Literatur:

G.A. Bird, Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows
G. Gompper et al., Multi-Particle Collision Dynamics: A Particle-Based Mesoscale Simulation Approach to the Hydrodynamics of Complex Fluids
E.-S. Lee et al., Comparisons of weakly compressible and truly incompressible algorithms for the SPH mesh free particle method.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Thermo and Fluid Dynamics)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Partikelbasierte Strömungsmechanik (Prüfungsnummer: 47901)

(englischer Titel: Particle-based fluid mechanics)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2019, 1. Wdh.: WS 2019/2020

1. Prüfer:

Thorsten Pöschel