Numerisk strømningsberegning

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.

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.

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.