course-details-portlet

BA8404 - Avansert numerisk modellering av marin strømning med fri vannoverflate

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Muntlig eksamen og arbeider
Karakter: Bestått/Ikke bestått

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Arbeider 40/100
Muntlig eksamen 60/100 45 minutter E

Faglig innhold

Kurset presenterer de underliggende prinsippene for numerisk modellering av marine strømmer med komplekse frie overflater ved bruk av en numerisk bølgetank. Slike typer strømmer opptrer blant annet når krappe ikke-lineære bølger bryter enten på dypt vann eller når de forplanter seg inn over grunnere vann. De numeriske metodene som læres, fanger den komplekse frie overflaten ved modellering av tofasestrømning og løsning av de tre-dimensjonale Navier-Stokes-ligningene. De numeriske metodene for behandling av grenseovergangen mellom luft og vann, romlig og tidsmessig diskretisering, parallell databehandling presenteres. De mest sentrale delene i en numerisk bølgetank gjennomgås, disse er bølgegenereringen, bølgeabsorpsjonen og de unike numeriske aspektene ved simulering av bølgeforplanting. Andre sentrale temaer innen marin- og kyst-teknikk som modellering av strømning i porøse strukturer, flytende legemer og sediment-transport er også introdusert. I tillegg blir muligheten til å bruke den todimensjonale dybdeintegrerte versjonen av den numeriske bølgetanken beskrevet, noe som muliggjør stor-skala faseoppløst bølgemodellering med ikke-hydrostatisk trykkfordeling eller andre dispersjonsbetingelser.

I øvingene benyttes CFD-programmet REEF3D. REEF3D er et open-source program utviklet ved Institutt for bygg- og miljøteknikk, NTNU. Alle numeriske teknikker og modeller beskrevet i forelesningene er alle inkludert i REEF3D.

Læringsutbytte

Kunnskaper:
Etter fullført emne skal studenten ha kunnskap om:
- CFD for numeriske bølgetank
- numerisk metoder for complex fri vannoverflate
- numeriske bølgetank (bølger generasjon, bølge demping, bølge forplanting)
- paralel simulasjon (domain decomposition, message passing interface, parallel løsning av Poisson matrix)
- algoritme for porøse strukturer
- algoritme for sediment transport i en numerisk bølgetank
- 6DOF algorithme
- fase oppløst stor skala bølgeberegning

Ferdigheter:
Etter fullført emne skal studenten ha ferdigheter om:
- bruk av numeriske metoder for marin strømning med fri vannoverflate
- utvalg av fysiske rammebetingelser for bølge generasjon og bølge demping
- kompilere og installere den open-source hydrodynamikk modellen REEF3D
- være i stand til å simulere en bred utvalg av marin strømningsproblemer med fri vannoverflate
- være i stand til å kjøre simulasjoner på NOTUR's supercomputer

Generell kompetanse:
Etter fullført emne skal studenten ha kompetanse om:
-innsikt i CFD-basert numeriske bølge tank og kritisk vurdering av resultater fra strømningstekniske simuleringsprogram.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og simuleringsoppgaver. Undervisningen gis på engelsk.

Mer om vurdering

Øvinger: 40/100.
Muntlig: 60/100.

For å få bestått i emnet kreves det en score på minimum 70 prosent (70 av 100 poeng).

Hjelpemiddelkode: E

Forkunnskapskrav

TVM4116 Hydromekanikk og TBA4270 Kystteknikk eller tilsvarende og Matlab/Phyton.

Kursmateriell

Oppgis ved kursstart

Flere sider om emnet

Ingen

Fakta om emnet

Versjon: 1
Studiepoeng:  7.5 SP
Studienivå: Doktorgrads nivå

Undervisning

Termin nr.: 1
Undervises:  HØST 2020

Forelesningstimer: 3
Øvingstimer: 2
Fordypningstimer: 7

Undervisningsspråk: Engelsk

Sted: Trondheim

Fagområde(r)
  • Vassdragsteknikk
  • Anvendt og industriell matematikk
  • Kystteknikk
  • Strømningsmekanikk
  • Marin hydrodynamikk
Kontaktinformasjon
Emneansvarlig/koordinator: Faglærer(e):

Ansvarlig enhet
Institutt for bygg- og miljøteknikk

Telefon:

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Muntlig eksamen og arbeider

Termin Statuskode Vurderings-form Vekting Hjelpemidler Dato Tid Digital eksamen Rom *
Høst ORD Muntlig eksamen 60/100 E
Rom Bygning Antall kandidater
Høst ORD Arbeider 40/100
Rom Bygning Antall kandidater
Vår ORD Muntlig eksamen 60/100 E
Rom Bygning Antall kandidater
Vår ORD Arbeider 40/100
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.
Eksamensinfo

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

Mer om eksamen ved NTNU