Vakcode: wb1422b
Vaknaam: Numerieke Simulatie van Stromingen

Het betreft een College
TUD studiepunten: 2
ECTS studiepunten: 3
Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek
Docent(en): Nieuwstadt, prof.dr.ir. F.T.M.

Tel.: 015-2781005

Trefwoorden:
Basisvergelijkingen, randvoorwaarden, eindige differentie-methode, eindige elementen-methode, konvektie-diffusie vergelijking, up-wind methoden,niet-lineaire termen, visko-elastische stroming, turbulente stroming.

Cursusjaar: 4
Dimester: 0/0/2/2
Coll.uren p/w: 2
Andere uren: 0
Toetsvorm: Scriptie
Tentamenperiode: 1-4
(zie jaarindeling)
Voorkennis: wb1320, wi212, wi260/360, b71, c48, c49, lr45
Wordt vervolgd door: wi413, wi414, a112, a113, a114
Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:
  • Inleiding over belang van stromingsleer, modellering, computers en algoritmen.
  • Basisvergelijkingen en randvoorwaarden, gegeneraliseerde modellen voor viskeuze vloeistoffen, analytische oplossingen.
  • Eenvoudig voorbeeld met eindige differentie-methode, Galerkin's gewogen residuen-methode, eindige elementen-methode. Oplossen van een tri-diagonaal stelsel, nauwkeurigheid, konvergentie, precisie.
  • De konvektie-diffusie vergelijking. Verschillende tijd-diskretisaties, stabiliteit van een schema en staplengte, type van de differentiaalvergelijking en keuze van diskretisatie-schema, up-wind methoden.
  • Linearisatie van niet-lineaire termen; konvergentie-snelheid en versnelling van konvergentie.
  • Simulatie van visko-elastische stromingen; type van de differentiaalvergelijkingen en keuze van numeriek schema.
  • Simulatie van turbulente stromingen met ingenieursmodellen; simulatie van turbulentie met Large-Eddy modellen; simulatie van turbulentie modellen zonder model op basis van de Navier-Stokes vergelijking.
College materiaal:
J. van der Zanden, Numerical simulation of fluid flow, Collegediktaat van de Fakulteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek,TU-Delft, 1995.
Referenties vanuit de literatuur:
C. Hirsch, Numerical computation of internal and external flows,Vol I Fundamentals of numerical discretization,Volume II Computational methods for inviscid and viscous flows,Chicester, Wiley & Sons, 1988, 1990.C.A.J. Fletcher,Computational techniques for fluid mechanics,Volume I Fundamental and general techniques,Volume II Specific techniques for different flow categories,Berlin, Springer, 2-nd ed. 1991.
Opmerkingen (Specifieke informatie over tentaminering, toelatingseisen, etc.):
Het tentamen is in de vorm van een scriptie of als onderdeel van het eigen afstudeerwerk (hoofdstuk) bij de zelf gekozen vakgroep.
Doel:
Het college beoogt het bijbrengen van een kritische houding ten aanzien vande betrouwbaarheid van numerieke simulaties en maakt daarbij gebruik vaneenvoudige problemen en analysetechnieken.
Computer gebruik:
Aanbevolen oefeningen zijn het zelf uitvoeren op een computer vaneenvoudige kontrole berekeningen voor konvergentie, stabiliteit, keuzevan diskretisatie-lengte.
Practicum:
Er is geen verplicht practicum, maar er wordt vanuit gegaan dat de kennispraktisch wordt toegepast in het afstudeerwerk of de scriptie.
Ontwerp component:
Aan het vak is verbonden het ontwerpen van programmatuur.
Percentage ontwerponderwijs: 25 %