TEP4280 - Introduksjon til numerisk strømningsberegning

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Skriftlig eksamen 100/100 4 timer D

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, 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.

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

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.

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Vår ORD Skriftlig eksamen 100/100 D
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.