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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik (NMTFD)5 ECTS (englische Bezeichnung: Numerical Methods in Fluid Mechanics)
Modulverantwortliche/r: Manuel Münsch Lehrende:
Manuel Münsch
Startsemester: |
WS 2021/2022 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
45 Std. | Eigenstudium: |
105 Std. | Sprache: |
Englisch |
Lehrveranstaltungen:
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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik
(Vorlesung, 2 SWS, Manuel Münsch, Di, 16:15 - 17:45, EE 0.135)
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Numerische Methoden der Thermofluiddynamik - Übung
(Übung, 1 SWS, Manuel Münsch et al., Do, 10:15 - 11:45, 02.224 Cauerstr.9)
Inhalt:
- Governing equations and models in fluid mechanics
Steady problems: the Finite-Difference Method (FDM)
Unsteady problems: methods of time integration
Advection-diffusion problems
The Finite-Volume Method
Solution of the incompressible Navier-Stokes equations
Grids and their properties
Boundary conditions
The theory given in the lectures is extended and applied to several transport problems in this exercise class:
discretization of the Blasius similarity equations
parabolization and discretization of the boundary layer equations
finite-Difference discretization of heat-transfer problems
approximation of boundary conditions
finite-Volume discretization of heat-transfer problems
discretization and time-stepping of the Navier-Stokes equations
projections methods: the SIMPLE and PISO Methods
Lernziele und Kompetenzen:
The students who successfully take this module should:
understand the physical meaning and mathematical character of the terms in advection-diffusion equations and the Navier-Stokes equations
assess under what circumstances some terms in these equations can be negelcted
formulate a FDM for the solution of unsteady transport equations
asess the convergence, consistency and stability of a FDM
formulate a FVM for the solution of unsteady transport equations
know how to solve the Navier-Stokes equation with the FVM
implmement programs in matlab/octave to simulate fluid flow
assess the quality and validity of a fluid flow simulation
work in team and write a report describing the results and significance of a simulation
know the different types of grids and when to use them
The students who successfully solve the exercises should:
be able to discretize transport problems with the finite-difference and the finite-volume methods
discretize several type of boundary conditions (no-slip, flux, mixed)
understand how the implementation of projection methods to solve the Navier-Stokes equation is done
work in team
Literatur:
Weitere Informationen:
www: https://www.lstm.uni-erlangen.de
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Maschinenbau (Master of Science): 2. Semester
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Gesamtkonto | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Vertiefung 9 Strömungsmechanik | Vertiefungsmodul 9 | Numerische Berechnung strömungsmechanischer Probleme)
- Maschinenbau (Master of Science): 2. Semester
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Gesamtkonto | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Vertiefung 9 Strömungsmechanik | Vertiefungsmodul 9 | Numerische Berechnung strömungsmechanischer Probleme)
- Maschinenbau (Master of Science): 2. Semester
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Gesamtkonto | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Vertiefung 9 Strömungsmechanik | Vertiefungsmodul 9 | Numerische Berechnung strömungsmechanischer Probleme)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Mündliche Prüfung Numerische Methoden der Thermofluiddynamik I (Prüfungsnummer: 54871)
(englischer Titel: Oral Examination on Numerical Methods in Thermal Fluid Mechanics I)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: SS 2022
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