Modulbeschreibung

Titel
Title
Applied Computational Fluid Dynamics
Modulcode
Module Code
ACFD
Modulverantwortlicher
Responsible Member of Staff
Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
Kompetenzziele des Moduls
Module Competence Goals
Deutsch English
Das Ziel der Veranstaltung ist die Vermittlung der Grundlagen anwendungsorientierter numerischer Strömungssimulation. Eine erfolgreiche Teilnahme an der Veranstaltung befähigt den Teilnehmer zur numerischen Lösung industrieller Aufgabenstellungen mittel der Computational Fluid Dynamics (CFD). The objective of this modul is to impart the principles of application-oriented numerical flow simulation. A successful participation enables the participant to solve industrial problems numerically by application of. Computational Fluid Dynamics (CFD).
Lehrinhalte
Content
Deutsch English
    1. Es werden die theoretischen Grundlagen der Strömungsmechanik anhand von einfachen Beispielen hergeleitet. Eine Einführung in die räumliche Diskretisierung von Differentialgleichungen mittels Finiter Differenzen, Finiter Volumen und Finiter Elemente Verfahren, sowie in die Grundlagen der Zeitschrittverfahren stellt die Basis für die Anwendung kommerzieller CFD-Verfahren wie Fluent dar.
      1. Einleitung
        1. Historische Entwicklung
        2. Wirtschaftliche Bedeutung
      2. Erhaltungssätze für Masse, Impuls und Energie in der Strömungsmechanik
        1. Navier-Stokes Gleichungen
        2. Euler-Gleichungen
        3. Einfache Modellgleichungen (Konvektions-, Diffusionsgleichungen)
      3. Zeitschrittverfahren, Stabilität und Konvergenz
        1. Räumliche Diskretisierung
          1. Finite Differenzen
          2. Finite Volumen
          3. Finite Elemente
        2. Numerische Integration der Navier-Stokes Gleichungen
          1. Anwendung von CFD Verfahren
            1. Netzgenerierung für 2D und 3D Geometrien
            2. Durchführung numerischer Simulationen mittels Fluent
            3. Postprozessing
          2. Präsentation industrieller CFD Projekte
            1. Luft- und Raumfahrt
            2. Schiffbau
            3. Windkraft
            1. The theoretical principles of fluid mechanics will be deduced from simple examples. An introduction to the spatial discretization of differential equations using finite differences, finite volume and finite element methods, as well as the principles of time-step method provides the basis for the application of commercial CFD codes such as Fluent.
              1. Introduction
                1. Historical development
                2. Economic importance
              2. Conservation laws for mass, momentum and energy in fluid mechanics
                1. Navier-Stokes equations
                2. Euler equations
                3. Simple model equations (convection, diffusion equations)
              3. Time-step methods, stability and convergence
                1. Spatial discretization
                  1. Finite differences
                  2. Finite volumes
                  3. Finite elements
                2. Numerical integration of the Navier-Stokes equations
                  1. Application of CFD codes
                    1. Mesh generation for 2D and 3D geometries
                    2. Execution of numerical simulations using fluent
                    3. Post-processing
                  2. Presentation of industrial CFD projects
                    1. Aerospace
                    2. Nautical architecture
                    3. Wind power
                  Dozent/in
                  Lecturers
                  Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
                  Lehr- und Lernmethoden
                  Teaching Format
                  Seminaristischer Unterricht (SU)
                  Lernform
                  Study Format
                  Präsenzstudium, angeleitetes Selbststudium
                  Prüfungsform
                  Examination
                  Klausur nach Prüfungsordnung
                  Prüfungsdauer
                  Test Duration
                  90 Minuten
                  Vorausgesetzungen für die Teilnahme
                  Required Experience
                  Siehe aktuelle Prüfungsordnung.
                  Verwendbarkeit
                  Applicability
                  tbd
                  Studentische Arbeitsbelastung
                  Hours
                  60 + 120
                  Präsenzstudium
                  Contact Hours per week
                  4
                  Selbststudium
                  Self Study Hours
                  120 Stunden
                  ECTS-Leistungspunkte
                  ECTS-Credits
                  6
                  Häufigkeit des Angebotes
                  Frequency
                  1 Mal pro Studienjahr im 2. Semester / Sommersemester
                  Sprache
                  Language
                  English
                  Bemerkungen
                  Comments
                  Die Prüfung findet in Form der Praktischen Anwendung (PA) statt. Dabei sind in fixen Zeitabständen (z.B. alle 14 Tage) praktische Aufgabenstellungen zu lösen und die Ergebnisse in Form einer schriftlichen Ausarbeitung abzugeben.
                  Literatur
                  Literature
                  AutorTitelVerlagOrtJahrISBN
                  Ferziger, J. J., Peric, M.Computational Methods for Fluid DynamicsSpringer Verlag 20023540420746
                  Fletcher, C. A. J.Computational Techniques for Fluid Dynamics, vol 1Springer Verlag 19910387530584
                  Noll, B.Numerische StrömungsmechanikSpringer Verlag 19933540567127
                  Angebot
                  Courses
                  SemesterStudiengangSWSFormGültigkeitsbeginnGültigkeitsendeWahlpflicht
                  2AT4Seminary20132100Wahlpflicht / Required Elective
                  2CBME4Seminary20052012Pflicht / Required