31313 - Heterogene Mehrskalenmethoden in der Strömungsmechanik Modulübersicht

Modulnummer: 31313 - Modul nicht mehr im Angebot ab WS 2019/20
Modultitel:Heterogene Mehrskalenmethoden in der Strömungsmechanik
  Heterogeneous Multi-Scale Methods in Fluid Dynamics
Einrichtung: Fakultät 3 - Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Schmidt, Heiko
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Wintersemester
Leistungspunkte: 4
Lernziele:Die Studenten lernen die Bedeutung dimensionsloser Kennzahlen in Strömungsproblemen kennen. Sie erlernen ein Gefühl, für verschiedene Längen- und Zeitskalen in verschiedensten Strömungsproblemen zu bekommen. Sie entwickeln ein Verständnis für die jeweils adäquaten Methoden zur numerischen Lösung von Mehrskalenproblemen. Die Methoden werden anhand von Beispielen aus der Strömungsmechanik, Verbrennungsdynamik und Meteorologie erläutert.
Inhalte:Oft hat man es in Natur und Technik mit Vorgängen zu tun, in denen Prozesse auf kleinen und großen Längen- und Zeitskalen dynamisch miteinander wechselwirken. Häufig ist es dabei möglich, die Mikrostruktur durch ein detailliertes Modell zu beschreiben. Die Anwendung dieses Modells auf der großen Skala ist dagegen erstens aus Kostengründen nicht möglich und zweitens vielleicht nicht immer notwendig! Letzterer Punkt ist z.B. für Grenzflächen oder auch Fronten wichtig, an denen die kleinskalige Dynamik auf einer Mannigfaltigkeit das Lösungsverhalten meines gesamten Rechengebietes beeinflusst. Diese Fronten können z.B. die Grenze von Ozean und Atmosphäre, die Ränder von Wolken oder eine Brennerflamme sein. In der Vorlesung (i) leiten wir das zu lösende System von partiellen Differentialgleichungen her, (ii) erörtern die Darstellung der großskaligen Fronten über sogenannte Levelset-Methoden, (iii) stellen verschiedene (u.A. stochastische) Modelle zur Beschreibungen der Mikrostruktur vor und (iv) diskutieren letztlich die Kopplung von Makro- und Mikromodell.
Empfohlene Voraussetzungen:Mathematische Grundkenntnisse (Calculus)
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Selbststudium / 90 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • Ferziger, J./ Peric, M.: Computational methods for fluid dynamics, Springer
  • Osher, S./Fedkiw, P.: Level set methods and implicit surfaces, Springer
  • Andrews, D.G.: An Introduction to atmospheric physics, Cambridge University Press
  • Batchelor, G.K.: An introduction to fluid mechanics, Cambridge University Press
Modulprüfung:Modulabschlussprüfung (MAP)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:
  • mündliche Gruppenprüfung, 90 min. ODER
  • mündliche Einzelprüfung, 40 min.
In der ersten Lehrveranstaltung wird bekanntgegeben, ob die mündliche Prüfungsleistung in der Gruppe oder einzeln zu erbringen ist.
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • keine Zuordnung vorhanden
Bemerkungen:Kein Lehrangebot im Wintersemester 2019/20.

Das Modul kann auch in englischer Sprache angeboten werden.
Veranstaltungen zum Modul:
  • Mehrskalenmethoden (Vorlesung)
Veranstaltungen im aktuellen Semester:
  • keine Zuordnung vorhanden
Nachfolgemodul/e: Auslaufmodul ab: 17.06.2019
  • ohne Nachfolgemodul/e