Faglig innhold

Klassifisering av grunnligningene for fluidmekanikk, varmetransport og forbrenning. Diskretisering av transportligninger for kompressibel og inkompressibel strømning. Endelig volummetoder for behandling strømning og varmetransport i en og flere dimensjoner: Diffusjon, adveksjon, konveksjon-diffusjon, Burgers-', Euler og Navier-Stokes ligningene. Numerisk løsning med moderne oppstrømsmetoder. Numerisk løsning av de ikke-stasjonære gassdynamiske ligningene. SIMPLE og SIMPLEC algoritmene for kopling av trykk og hastighet for inkompressibel strømning. Stasjonære og ikke-stasjonære problem. Løsning av algebraiske ligningssystemer. Turbulens og turbulensmodellering. Forbrenning, kjemisk kinetikk (hydrogen/luft), turbulent forbrenning og modeller for turbulent forbrenning. Gridgenerering. Bruk av et moderne verktøy for numerisk strømningsberegning (CFD) og applikasjon til varme- og strømningsteknikk. Verifisering og validering.

Læringsutbytte

Studenten skal kunne gjøre de nødvendige velbegrunnede valg for et oppsett til en CFD simulering, og studenten skal bli en kritisk CFD-bruker.

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

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.
• Tolking 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 ligningssystem.
• Numerisk løsning av praktiske problemer innen varme- og strømningsteknikk.
• Verifisering og validering av simuleringsresultater for varme- og strømningsproblem.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og leksjoner. Innlæring av stoffet baseres på utstrakt egenaktivitet i form av løsning av øvingsoppgaver. Programmering i Python/Matlab. Undervisningen vil bli gitt på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet.

Anbefalte forkunnskaper

Emnet bygger på og er en videreføring av TEP4280 Introduksjon til numerisk strømningsberegning.

Kunnskaper tilsvarende emnene TEP4120 Termodynamikk 1, TEP4135 Fluidmekanikk 2 og TEP4130 Varme- og massetransport. TEP4125 Termodynamikk 2 er en fordel.

Kursmateriell

Alt kursmateriell distribueres via Blackboard.