course-details-portlet

TEP4165 - Numerisk varme- og strømningsteknikk

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Hjemmeeksamen
Karakter: Bestått/Ikke bestått

Vurdering Vekting Varighet Delkarakter Hjelpemidler
Hjemmeeksamen 100/100 4 timer

Faglig innhold

Klassifisering av grunnligningene for fluidmekanikk og varmetransport. Diskretisering av transportligninger for kompressibel og inkompressibel strømning. Endelig volummetoder for behandling av varmetransport og strømning i en og flere dimensjoner: Diffusjon, adveksjon, konveksjon-diffusjon, Burgers', Euler og Navier-Stokes ligningene. Numerisk løsning av konserveringslover og ikke-viskøs strømning med moderne upwindmetoder. Numerisk løsning av de ikke-stasjonære gassdynamiske ligningene. SIMPLE og SIMPLER algoritmene for kopling av trykk og hastighet for inkompressibel strømning. Stasjonære og ikke-stasjonære problem. Løsning av algebraiske ligningssystemer. Grunnleggende om turbulensmodellering og gridgenerering. Introduksjon til et verktøy for numerisk strømningsberegning og applikasjon til varme- og strømningsteknikk.

Læringsutbytte

Emnet skal gi en innføring i numerisk simulering av varme- og strømningstekniske problemer i industrielle prosesser og naturen forøvrig. Vekt legges på å lære praktisk bruk av numeriske metoder og å trene deres programmering i Matlab og Fortran. Studentene vil lære å vurdere nøyaktigheten og å interpretere betydningen av de numeriske resultatene innen varme- og strømningsteknikk.

Kunnskaper:
Etter fullført emne skal studenten ha kunnskap om:
- Klassifisering av grunnligningene for fluidmekanikk og varmetransport.
- Diskretisering av transportligninger for kompressibel og inkompressibel strømning.
- Endelig volummetoder for behandling av varmetransport og strømning i en og flere dimensjoner: Diffusjon, adveksjon, konveksjon-diffusjon, Euler og Navier-Stokes ligningene.
- Numerisk løsning av ikke-viskøs strømning med moderne upwindmetoder.
- Numerisk løsning av de ikke-stasjonære gassdynamiske ligningene.
- SIMPLE og SIMPLER algoritmene for kopling av trykk og hastighet for inkompressibel strømning.
- Stasjonære og ikke-stasjonære problem.
- Løsning av algebraiske ligningssystemer.
- Grunnleggende om turbulensmodellering og gridgenerering.
- Introduksjon til et verktøy for numerisk strømningsberegning og applikasjon til varme- og strømningsteknikk.

Ferdigheter:
Etter fullført emne skal studenten ha ferdigheter om:
- Praktisk bruk og programmering av numeriske metoder innen varme- og strømningsteknikk.
- Kontroll og vurdering av nøyaktigheten av numeriske resultater.
- Interpretasjon av de numeriske resultatene innen varme- og strømningsteknikk.
- Konsistensanalyse, modifisert ligningsanalyse og von Neumann stabilitetsanalyse for endelige differansemetoder.
- Avledning og bruk av karakteristiske grensebetingelser.
- Implementering av Dirichlet og Neumann grensebetingelser i endelige volummetoder.
- Kontroll og akselerasjon av iterative metoder for løsningen av likningssystem.
- Bruk av forskyvet grid og SIMPLE algoritme for de inkompressible Navier-Stokes ligningene.

Generell kompetanse:
Etter fullført emne skal studenten ha kompetanse om
- Numerisk løsning av praktiske problemer innen varme- og strømningsteknikk.
- Kontroll og vurdering av numeriske metoder og simuleringer for varme- og strømningsproblem.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og leksjoner. Innlæring av stoffet baseres på utstrakt egenaktivitet i form av løsning av øvingsoppgaver. Oppgavene inkluderer blant annet en større oppgave hvor studentene utvikler et eget programsystem for løsning av varme- og strømningstekniske problemer. Programmering i Matlab og Fortran. Undervisningen vil bli gitt 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 og Fortran 90 programmer.

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra Til
SIO1070 7.5
Flere sider om emnet

Ingen

Fakta om emnet

Versjon: 1
Studiepoeng:  7.5 SP
Studienivå: Høyere grads nivå

Undervisning

Termin nr.: 1
Undervises:  HØST 2020

Undervisningsspråk: Engelsk, Norsk

Sted: Trondheim

Fagområde(r)
  • Energi- og prosessteknikk
  • Teknologiske fag
Kontaktinformasjon
Faglærer(e):

Ansvarlig enhet
Institutt for energi- og prosessteknikk

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Hjemmeeksamen

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

Utlevering
28.11.2020

Innlevering
28.11.2020


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