Institut für Strömungsmechanik (ISTM)

Fluid-Struktur-Interaktion mit Python

  • Typ: Block-Vorlesung (BV)
  • Semester: SS 2020
  • Ort:

    10.91 Altes Maschinengebäude R228

  • Zeit: 27.07.2020
    08:00 - 16:00 täglich
    10.91 Raum 228
    10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude


    28.07.2020
    08:00 - 16:00 täglich
    10.91 Raum 228
    10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

    29.07.2020
    08:00 - 16:00 täglich
    10.91 Raum 228
    10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

    30.07.2020
    08:00 - 16:00 täglich
    10.91 Raum 228
    10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

    31.07.2020
    08:00 - 16:00 täglich
    10.91 Raum 228
    10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude


  • Dozent: Dr.-Ing. Mark-Patrick Mühlhausen
  • SWS: 2
  • LVNr.: 2154453
Bemerkungen

„Die Vorlesung liefert die Grundlagen zur Beschreibung und Modellierung von Strömungen, Strukturen und deren Wechselwirkung. Im praktischen Teil werden die behandelten Methoden und Verfahren an verschiedenen Übungen und Beispielen mit Python und Ansys Fluent vertieft.

  •      Kurze Einführung in Python und Ansys Fluent
  •      Grundgleichungen der Kontinuumsmechanik
  •      Smoothing und Remeshing Algorithmen zur Netzverformung
  •      Finite-Volumen und Finite-Elemente Methode
  •      Methoden der Fluid-Struktur-Interaktion
  •      Kopplungsbedingungen
  •      Monolithische und partitionierte Kopplungsverfahren
  •      Kopplungsalgorithmen für partitionierte Verfahren
  •      Stabilität und Konvergenz von gekoppelten Systemen“

 

Voraussetzungen

keine

Empfehlungen:

Grundwissen im Bereich Strömungsmechanik

Literaturhinweise

wird in der Vorlesung vorgestellt

Lehrinhalt

Der Aufbau der Vorlesung liefert zunächst die Grundlagen zur Beschreibung von Strömungen und
Strukturen. Nach der Charakterisierung der Problemstellung und der Auswahl der zu lösenden
Gleichungen erfolgt die Geometrie- und Netzerzeugung. Die zu lösenden partiellen
Diffenrentialgleichungen werden mit Hilfe verschiedener CFD- bzw. CSD-Methoden und
Diskretisierungsverfahren in ein algebraisches Gleichungssystem überführt, was dann numerisch
gelöst werden muss. Anschließend werden verschiedenen Methoden zur Kopplung von Fluid- und
Festkörper vorgestellt. Neben der Algorithmik wird im Besonderen auf die Frage von
Stabilitätsproblemen, die aus der Kopplung entstehen, eingegangen. Abschließend wird die erzielte
Lösung kritisch auf Fehler und Ungenauigkeiten untersucht und mit Hilfe von Verifikation und
Validierung auf Belastbarkeit geprüft. Während der Vorlesung wird die vorgestellte Theorie zur Vertiefung und Anschauung mit Funktionen von CFD-Programmen oder Matlab Routinen verknüpft.

Anmerkung

Blockveranstaltung mit begrenzter Teilnehmerzahl; Anmeldung im Sekretariat erforderlich.

Details unter www.istm.kit.edu

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 21,5h

Selbststudium: 99h

Ziel

Die Studierenden sind mit den Grundlagen der die numerische Behandlung gekoppelter Fragestellungen vertraut. Im Anschluss an die Vorlesung sind sie in der Lage, ein ein strömung-struktur-gekoppeltes Problem physikalisch zu beschreiben und numerisch abzubilden. Sie sind mit den verschiedenen Möglichkeiten zur Kopplung der beiden Gebiete mit ihren Vor- und Nachteilen vertraut und können kritisch beurteilen, ob das Simulationsergebnis die Realität abbildet (Stichwort "Vertrauensbildung in die Simulation").

Prüfung

mündliche Prüfung

Dauer: 30 min

Keine Hilfsmittel