course-details-portlet

TEP4280 - Introduksjon til numerisk strømningsberegning

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Hjemmeeksamen
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurdering Vekting Varighet Delkarakter Hjelpemidler
Hjemmeeksamen 100/100 4 timer

Faglig innhold

Løsningsstrategi av CFD: fra fluid strømningsproblem til postprosessering av den numeriske løsningen, Feilkilder,
Eksempler av CFD applikasjoner. Grunnlaget med partielle differentialligninger (PDEer) i fluiddynamikk: Initialverdi problem: hyperbolske og parabolske PDEer, Randverdi problem: elliptiske PDEer, Grensebetingelser, Rett stilte problem. Romlige diskretiseringsmetoder:
Endelige differansemetode, konsistens, stabilitet, konvergens,
Endelige volummetode, Vektet residual ansats, basis for endelige element- og spektralmetoder. Tidsdiskretiseringsmetoder: Eksplisitte og implisitte metoder, Lineære flerstegsmetoder, Runge-Kutta metoder, Stabilitetsanalyse. Numerisk løsning av adveksjons- og bølgeproblem:
Sentrale og oppstrøms metoder, CFL betingelse. Numerisk løsning av diffusjonsproblem: Eksplisitte og implisitte metoder, von Neumann stabilitetsanalyse. Numerisk løsning av stasjonære problemer og Poisson ligning: Direkte og iterative metoder, Tridiagonal matrise algoritme (TDMA). Numerisk løsning av konserveringslover, Burgers’ ligning, inkompressible Navier-Stokes ligninger.

Læringsutbytte

Læringsutbytte:
Kurset gir en innføring i numerisk strømningslære. Studentene skal trene på numerisk løsning av modell-problemer ved å utvikle og teste egne MATLAB-programmer. Studentene skal lære å vurdere kvaliteten av numeriske resultater og effektivitet av numeriske metoder for grunnleggende fluidmekaniske modell-problemer.
Kunnskap:
Etter gjennomføring av dette kurset skal studentene ha kunnskap om: - Klassifisering av de grunnleggende ligningene i fluiddynamikk. - Grunnleggende diskretiserings metoder for tid og rom. - Numerisk løsning av adveksjons-, diffusjons- og stasjonære problemer. - Numerisk løsning av bevaringslover. - Analyse av nøyaktighet og stabilitet av endelige differanse-metoder for modell-ligninger.
Ferdigheter:
Etter gjennomføring av dette kurset skal studentene ha ferdigheter i: - Praktisk bruk og programmering av numeriske metoder i fluiddynamikk. - Kontroll og vurdering av nøyaktigheten til numeriske resultater. - Vurdere effektiviteten av numeriske metoder. - Konsistens-analyse og von Neumann stabilitet analyse av endelige differanse-metoder. - Velge passende grensebetingelser for modell-problemer.
Generell kompetanse:
Etter gjennomføring av kurset skal studentene ha generell kompetanse i: - Numerisk løsning av modell-problemer i fluiddynamikk. - Kontroll og vurdering av grunnleggende numeriske metoder for fluiddynamiske problemer.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger. Innlæring av stoffet baseres på utstrakt egenaktivitet i form av løsning av øvingsoppgaver. Programmering i Matlab. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

  • Øvinger

Mer om vurdering

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Kursmateriell

Richard H. Pletcher, John C. Tannehill, Dale A. Anderson: Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, 3. utg., CRC Press, Boca Raton, 2013.
Forelesningsnotater, MATLAB maler.

Flere sider om emnet

Ingen

Fakta om emnet

Versjon: 1
Studiepoeng:  7.5 SP
Studienivå: Tredjeårsemner, nivå III

Undervisning

Termin nr.: 1
Undervises:  VÅR 2021

Undervisningsspråk: Engelsk, Norsk

Sted: Trondheim

Fagområde(r)
  • Strømningsteknikk
  • Energi- og prosessteknikk
  • Numerikk
  • Anvendt og industriell matematikk
  • Mekanikk - Strømningsmekanikk
  • Hydro- og gassdynamikk - numeriske metoder i fluidmekanikken
  • Mekanikk - fluidmekanikk
  • Mekanikk, termo- og fluiddynamikk - strømningsteknikk
Kontaktinformasjon
Faglærer(e):

Ansvarlig enhet
Institutt for energi- og prosessteknikk

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Hjemmeeksamen

Termin Statuskode Vurdering Vekting Hjelpemidler Dato Tid Eksamens- system Rom *
Vår ORD Hjemme-eksamen (1) 100/100

Utlevering
03.06.2021

Innlevering
03.06.2021


09:00


13:00

INSPERA
Rom Bygning Antall kandidater
Sommer UTS Hjemme-eksamen 100/100 INSPERA
Rom Bygning Antall kandidater
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato. Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.
  • 1) Merk at eksamensform er endret som et smittevernstiltak i den pågående koronasituasjonen. Please note that the exam form has changed as a preventive measure in the ongoing corona situation
Eksamensinfo

For mer info om oppmelding til og gjennomføring av eksamen, se "Innsida - Eksamen"

Mer om eksamen ved NTNU