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Numerische Modellierung von Mehrphasenströmungen

Numerische Modellierung von Mehrphasenströmungen
Typ: Vorlesung (V) Links:
Lehrstuhl: Fakultät für Maschinenbau
Inst. f. Strömungsmechanik
Semester: SS 2020
Ort:

11.21 Raum 006

Zeit:

Diese Vorlesung wird als Block angeboten,

27.07.20 bis 31.07.20

jeweils von 09:00 - 14:00 Uhr

Beginn: 27.07.2020
Dozent: Dr. Martin Wörner
SWS: 2
ECTS: 4
LVNr.: 2130934
Bemerkungen
  1. Einführung in die Thematik Mehrphasenströmungen (Begriffe, Definitionen, Beispiele)
  2. Physikalische Grundlagen (Kennzahlen, Phänomenologie von Einzelblasen, Randbedingungen an fluiden Grenzflächen, Kräfte auf ein suspendiertes Partikel)
  3. Mathematische Grundlagen (Grundgleichungen, Mittelung, Schließungsproblem)
  4. Numerische Grundlagen (Diskretisierung in Raum und Zeit, Abbruchfehler und numerische Diffusion)
  5. Modelle durchdringender Kontinua (Homogenes Modell, Algebraisches Schlupf Modell, Standard Zweifluid Modell und seine Erweiterungen)
  6. Euler-Lagrange Modell (Partikel-Bewegungsgleichung, Partikel-Antwort-Zeit, Ein-/Zwei-/Vier-Wege-Kopplung)
  7. Grenzflächenauflösende Methoden (Volume-of-Fluid-, Level-Set- und Frontverfolgungsmethode)
Voraussetzungen

Bachelor

Literaturhinweise

Ein englischsprachiges Kurzskriptum kann unter http://bibliothek.fzk.de/zb/berichte/FZKA6932.pdf heruntergeladen werden.

Die Powerpoint-Folien werden nach jeder Vorlesung im ILIAS-System zum Herunterladen bereitgestellt.

Eine Liste mit Buchempfehlungen wird in der ersten Vorlesungsstunde ausgegeben.

Lehrinhalt
  1. Einführung in die Thematik Mehrphasenströmungen (Begriffe, Definitionen, Beispiele)
  2. Physikalische Grundlagen (Kennzahlen, Phänomenologie von Einzelblasen, Randbedingungen an fluiden Grenzflächen, Kräfte auf ein suspendiertes Partikel)
  3. Mathematische Grundlagen (Grundgleichungen, Mittelung, Schließungsproblem)
  4. Numerische Grundlagen (Diskretisierung in Raum und Zeit, Abbruchfehler und numerische Diffusion)
  5. Modelle durchdringender Kontinua (Homogenes Modell, Algebraisches Schlupf Modell, Standard Zweifluid Modell und seine Erweiterungen)
  6. Euler-Lagrange Modell (Partikel-Bewegungsgleichung, Partikel-Antwort-Zeit, Ein-/Zwei-/Vier-Wege-Kopplung)
  7. Grenzflächenauflösende Methoden (Volume-of-Fluid-, Level-Set- und Frontverfolgungsmethode)
Anmerkung

Verschiedene Themen der Vorlesung werden durch Übungsaufgaben vertieft (Bearbeitung ist optional).

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 21h

Selbststudium: 99h

Ziel

Die Studierenden können die physikalischen Grundlagen von Mehrphasenströmungen (mit Schwerpunkt auf Gas-Flüssig-Strömungen) beschreiben. Die Studierenden sind in die Lage, für mehrphasige Strömungen in der Energie- und Verfahrenstechnik geeignete numerische Methoden und physikalische Modelle auszuwählen, und die Simulationsergebnisse kritisch zu bewerten. Hierbei können sie die spezifischen Vorteile, Nachteile und Einschränkungen jeder Methode analysieren.

Prüfung

Mündliche Prüfung

Dauer: 30 Minuten

Hilfsmittel: keine