Reaktionen und Transport in porösen Medien: Numerik (RTpMNum)5 ECTS

Lehrveranstaltungen:

• • Reaktionen und Transport in porösen Medien: Numerik
    (Vorlesung mit Übung, 2,5 SWS, Zeit und Raum n.V.)

Empfohlene Voraussetzungen:

Einführung Numerik partieller Differentialgleichungen

Inhalt:

• Degenerierte parabolische Differentialgleichungen als Mehrphasenfließmodelle: Formulierungen, nichtlineare Lösungsverfahren, Diskretisierungsverfahren

• Modelle für Transport und Reaktionen in porösen Medien, bestehend aus gekoppelten PDEs und ODEs, ggf. gekoppelt an algebraische Gleichungen (und Ungleichungen) zur Beschreibung eines lokalen Gleichgewichts (differential- algebraisches System)

• Verschiedene Formulierungen des Systems (Operator-Splitting, Variablentransformationen und Kombinationen der Gleichungen, Elimination der AEs), als Basis verschiedener Softwarepakete zur numerischen Simulation, Zusammenhang zur Optimierung (Gibbs-Energie)

• Behandlung von numerischen Schwierigkeiten (Sicherstellung von Nichtnegativität von numerischen Lösungen der (nichtlinearen) Probleme, Skalenprobleme, Konvektionsdominanz)

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• verwenden Verfahren zum numerischen Lösen einer Klasse von Problemen, deren Komplexität deutlich über Standard-Probleme wie Poisson- und Wäremeleitungsgleichung hinausgeht: gekoppelte nichtlineare partielle und gewöhnliche Differentialgleichungen (PDEs, ODEs) und algebraische Gleichungen (AEs)

• setzen Strategien zur Handhabung möglicher Schwierigkeiten, die beim numerischen Lösen auftreten können, um.

Literatur:

Material aus verschiedensten Quellen, z.T. Fachpublikationen, werden während der Vorlesung vom Dozenten genannt

Bemerkung:

• Wahlmodul: Master Mathematik, Technomathematik und Wirtschaftsmathematik

• Kern-/Forschungsmodul Master Mathematik Studienrichtung „Modellierung, Simulation und Optimierung“, Master Technomathematik Studienrichtung „Modellierung und Simulation“

• nichtphysikalisches Wahlmodul Master Physik

Organisatorisches:

Die Präsentation des Stoffes erfolgt in Vorlesungsform. Die weitere Aneignung der wesentlichen Begriffe und Techniken erfolgt durch wöchentliche Hausaufgaben, die in den Übungen besprochen werden.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Mathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung | Kernmodule Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung)
2. Mathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung | Forschungsmodule Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung)
3. Mathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2014w | NatFak | Mathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung | Kernmodule Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung)
4. Mathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2014w | NatFak | Mathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung | Forschungsmodule Studienrichtung Modellierung, Simulation und Optimierung)
5. Mathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2014w | NatFak | Mathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Mathematische Wahlmodule)
6. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module der Masterprüfung | Nichtphysikalische Wahlfächer)
7. Physik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung - beschleunigtes Verfahren (Forschungsstudiengang) | Nichtphysikalische Wahlfächer)
8. Physik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung | Nichtphysikalische Wahlfächer)
9. Technomathematik (Master of Science)
   (Po-Vers. | NatFak | Technomathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung und Simulation | Kernmodule Studienrichtung Modellierung und Simulation)
10. Technomathematik (Master of Science)
    (Po-Vers. | NatFak | Technomathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung und Simulation | Forschungsmodule Studienrichtung Modellierung und Simulation)
11. Technomathematik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | NatFak | Technomathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung und Simulation | Kernmodule Studienrichtung Modellierung und Simulation)
12. Technomathematik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | NatFak | Technomathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Modellierung und Simulation | Forschungsmodule Studienrichtung Modellierung und Simulation)
13. Technomathematik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | NatFak | Technomathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Mathematische Wahlmodule)
14. Wirtschaftsmathematik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | NatFak | Wirtschaftsmathematik (Master of Science) | Masterprüfung | Mathematische Wahlmodule)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Reaktionen und Transport in porösen Medien: Numerik (Prüfungsnummer: 829119)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 15, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2016/2017, 1. Wdh.: WS 2016/2017

1. Prüfer:

Peter Knabner