Vorlesung "Berechnungsmethoden der Energie- und Verfahrenstechnik" (FS 2013)

Links

• Skript
  
• Übungsserien
• Zusatzmaterial
  

Inhalt

Aufbauend auf den Lehrveranstaltungen über Fluiddynamik, Thermodynamik, Numerische Mathematik (Wahlfach, 4. Semester) und Informatik I (Programmieren) werden numerische Methoden für Berechnungsaufgaben der Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik dargestellt und an einfachen Beispielen geübt.

• Einleitung:
  Übersicht, Anwendungen, Problemlösungsprozess, Fehler
• Rekapitulation der Grundgleichungen:
  Formulierung, Anfangs- und Randbedingungen, Eigenschaften
• Numerische Diskretisierungsverfahren: Finite-Differenzen- und Finite-Volumen-Verfahren, Spektralverfahren
  Grundbegriffe: Konsistenz, Konvergenz, Stabilität
• Lösung der grundlegenden Gleichungstypen:
  • Advektionsgleichung/Wellengleichung (hyperbolisch)
  • Poisson-Gleichung (elliptisch)
  • Wärmeleitungs/Diffusionsgleichung (parabolisch)
  • Advektions-Diffusions-Gleichung
• Berechnung von inkompressiblen und von turbulenten Strömungen

Voraussetzungen

• Vorlesungen "Fluiddynamik I" und "Fluiddynamik II" sowie "Numerische Mathematik"
• Grundkenntnisse im Programmieren
• Matlab- und Linux-Kenntnisse von Vorteil

Ort und Zeit

• Vorlesung: jeweils mittwochs, 08.15-10.00, ML H 44
• Übungen: jeweils mittwochs, 10.15-12.00, ML H 44
• Sprechstunde M. Gloor / F. Schmid: Donnerstag, 14-15 Uhr (ML H 55 / ML H 59)
  
• Sprechstunde Hilfsassistenten: Montag, 9-10 Uhr und Freitag 11-12 Uhr (ML H 41.2)
  

Dozent

• Prof. L. Kleiser, ML H 36, Tel. 044 632 26 48

Übungsassistenz

• Michael Gloor, ML H 55, Tel. 044 632 02 85 (Übungsbetrieb, Übungskorrektur, Sprechstunde)
• Franca Schmid, ML H 59, Tel. 044 632 60 34 (Übungsbetrieb, Übungskorrektur, Sprechstunde)
• Hilfsassistenten:
  • Stefan Klewenhagen (Übungskorrektur, Sprechstunde) 
  • Fabian Wermlinger  (Übungskorrektur, Sprechstunde)
    

Kursmaterialien

Das Skript zur Vorlesung wird während des Semesters fortlaufend ausgegeben und steht zum Herunterladen zur Verfügung. Es empfiehlt sich dennoch, die Vorlesung per Handmitschrieb selbst zu dokumentieren.

Das Skript enthält eine umfangreiche Literaturliste. Besonders empfohlen sind die beiden Bücher von Tannehill et al. (umfassende Darstellung von Grundlagen und Diskretisierungsverfahren) und Andersson et al. (nur Überblick und Tipps für Nutzer von CFD-Codes):

1)  Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer - By J. C. Tannehill, D. A. Anderson, and R. H. Pletcher. Taylor & Francis, Washington, London, 2nd edition, 1997.

2)  Computational Fluid Dynamics for Engineers - By Bengt Andersson, Ronnie Andersson, Love Håkansson, Mikael Mortensen, Rahman Sudiyo and Berend Van Wachem, Cambridge University Press, 2012

Übungen

• Hinweise zu den Übungen
• direkter Zugriff auf die Übungsserien

Die Durchführung der Übungen erfordert das Programmieren mit Matlab oder alternativen Programmiersprachen. Erfahrungsgemäss verfügen die meisten Vorlesungsteilnehmer über  ein eigenes Laptop mit Matlab Installation. Alternativ, können Accounts auf dem Studentenserver Fluidy des IFD (Arbeitsplätze im ML H 41) bereitgestellt werden (melden Sie sich bitte gegebenfalls bei Michael Gloor). 

Prüfung

Informationen zum Prüfungsmodus finden Sie hier .

Links

• CFD-Online: Diskussionsforum über CFD
  
• CFD-Online Wiki: Wiki-Projekt über das Thema CFD
• ERCOFTAC: European research community on flow, turbulence and combustion
• ERCOFTAC QNET-CFD Wiki Home Page
• ERCOFTAC Classic Collection Database 
• Efluids
• Unix tutorial for beginners: Einführung in Unix/Linux

• Matlab Online Documentation von MathWorks
• Matlab Primer
• Matlab Summary and Tutorial
• Professional Programmer's Guide to Fortran 77: Sehr gute Einführung in Fortran 77 und Darstellung der wichtigsten Programmiertechniken.
• Fortran 90 for the Fortran 77 Programmer: Erklärung der Unterschiede zwischen Fortran 77 und Fortran 90. Ein Grundwissen von Fortran 77 sollte jedoch vorhanden sein.
• Gnuplot: Homepage mit weiteren Links zu Informationen über Gnuplot
• Gnuplot Tips & Tricks
• Numerical Recipes: ein beliebtes Buch zu verschiedensten numerischen Techniken
• Top500: Aktuelle Statistiken zum Thema Supercomputing