Modulhandbuch

Maschinenbau/Mechanical Engineering (MME)

Numerische Fluidmechanik

Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematik, Mechanik, Thermodynamik und Strömungslehre

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden müssen in der Lage sein, numerische Simulationsverfahren anwenden zu können. Von der Problemdefinition bis zur Lösung soll die Methodik nachvollzogen werden können.
Die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Simulation sollen verstanden und nachvollzogen werden.
Anhand der Voraussetzungen bei der Modellierung sollen die Resultate entsprechend kritisch analysiert werden können.
Die Potenziale und Möglichkeiten der Strömungssimulation für die Entwicklung technischer Anlagen und Prozesse sollen mit der Bearbeitung von typischen Beispielen erkannt werden.

Die Grundlagen zur Simulation komplexer Strömungsprobleme erfordert die Kenntnis der zugrunde liegenden Bilanzgleichungen. Die Voraussetzungen bei deren Herleitung sind für die Interpretation von Lösungen äußerst wichtig.
Die Dimensionsanalyse führt zu den wichtigen Kennzahlen, deren Größenordnung die Lösungseigenschaften direkt beeinflussen.
Die daraus folgenden Ähnlichkeitsgesetze sind die Basis für experimentelle Modelluntersuchungen.
Die numerischen Methoden basieren auf Finite-Differenzen und Finite- Volumen Verfahren.
Mit einem kommerziellen Code (z.B. Femlab) werden Strömungsprobleme aus der Verfahrenstechnik gelöst und die Lösungseigenschaften analysiert. Die Experimente im Strömungslabor lassen die praktischen Aspekte der Modellgesetze an ausgewählten Versuchen erkennen.

Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 75
Selbststudium / Gruppenarbeit: 75
Workload 150
ECTS 5.0
Leistungspunkte Noten

 

Numerische Fluidmechanik/CFD: Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Jörg Ettrich

Empf. Semester 1-2
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Master MME

Veranstaltungen

Numerische Fluidmechanik

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V333
SWS 4.0
Lerninhalt
  • ERHALTUNGSSÄTZE
    Massen- Impuls- und Energieerhaltung, Navier-Stokessche Gleichungen, Vereinfachungen z.B. Boussinesq-Approximation.
  • NUMERISCHE SIMULATIONSMETHODEN
    Finite Differenzenverfahren,
    Finite Volumenverfahren,
    Vernetzung des Lösungsgebietes.
  • ANWENDUNG KOMMERZIELLER CODES
    Übersicht über die Programme: Femlab, Ansys-CFX, Fluent, STAR-CD, Pre- and Postprocessing, Simulation ausgewählter Beispiele im Rechnerlabor.
Literatur

Zierep, J., Bühler, K.:Grundzüge der Strömungslehre, 8.Aufl.Wiesbaden:Vieweg+Teubner 2010

Zierep, J., Bühler, K.:Strömungsmechanik, Berlin:Springer 1991

Lecheler, S.:Numerische Strömungsberechnung, Wiesbaden:Vieweg+Teubner 2009

Versteeg, H.K., Malalasekera, W.:Computational Fluid Dynamics, 2.ed.Harlow:Pearson 2007