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[ 481WLVAEPSK22 ] KV Einführung in die Partikelsimulation

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Workload Ausbildungslevel Studienfachbereich VerantwortlicheR Semesterstunden Anbietende Uni
3 ECTS M2 - Master 2. Jahr Mechatronik Thomas Lichtenegger 2 SSt Johannes Kepler Universität Linz
Detailinformationen
Quellcurriculum Masterstudium Mechatronik 2023W
Ziele Die Studierenden verfügen über fundiertes Verständnis der Grundlagen der Mechanik granularer Systeme sowohl ohne als auch mit umgebender Gas- oder Flüssigkeitsströmung. Sie kennen verschiedene Modelle für solche Systeme und wissen, welches unter gegebenen Bedingungen idealerweise verwendet wird. Das betrifft insbesondere

  • mikroskopische,
  • mesoskopische und
  • makroskopische

Modellierung.

Die Studierenden sind außerdem vertraut mit diversen numerischen Methoden um die bekannten Modelle für Computersimulationen zu nutzen. Sie kennen deren algorithmische Grundeigenschaften wie

  • Stabilität,
  • Genauigkeit und
  • Effizienz

sowie die entscheidenden Aspekte bei der Implementierung dieser Techniken.

Das Niveau der mathematischen Behandlung entspricht etwa jenem der Lehrbücher (i) Rao, Nott: An Introduction to Granular Flow. Cambridge University Press, 2008, (ii) Ferzinger, Peric: Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer, 2002 und (iii) Pöschel, Schwager: Computational Granular Dynamics. Springer, 2005.

Lehrinhalte Einführung in die physikalischen Konzepte partikelbeladener Strömungen:

  • Navier-Stokes Gleichungen für die kontinuierliche Phase
  • Newtons Bewegungsgleichungen für makroskopische Partikel und deren Wechselwirkung untereinander
  • Kombinierte Beschreibung von Fluid-Partikel-Systemen auf unterschiedlichen Skalen

Verschiedene Modelle und Algorithmen zur Simulation granularer Systeme und partikelbeladener Strömungen:

  • Diskrete Elemente Methode (DEM), z.B. mit velocity-Verlet-Verfahren
  • Computational Fluid Dynamik mit diskreten Elementen (CFD-DEM), z.B. mit PISO Algorithmus
  • Zwei-Fluid Modell (two-fluid model, TFM)
Beurteilungskriterien Schriftliche oder mündliche Prüfung; Übungsaufgaben
Lehrmethoden Vortrag, LV Skriptum
Abhaltungssprache Englisch
Literatur Rao, Nott: An Introduction to Granular Flow. Cambridge University Press, 2008
Johnson: Contact Mechanics. Cambridge University Press, 1985
Ferzinger, Peric: Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer, 2002
Pöschel, Schwager: Computational Granular Dynamics. Springer, 2005
Lehrinhalte wechselnd? Nein
Frühere Varianten Decken ebenfalls die Anforderungen des Curriculums ab (von - bis)
481WTMKEPSK13: KV Einführung in die Partikelsimulation (2013W-2022S)
Präsenzlehrveranstaltung
Teilungsziffer 35
Zuteilungsverfahren Zuteilung nach Reihenfolge