Kursplan för Beräkningsmetoder inom strömningsmekanik (CFD)

Kursplanen innehåller ändringar
Se ändringar

Kursplan fastställd 2020-02-10 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnComputational fluid dynamics (CFD)
  • KurskodMTF073
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPAME
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeMaskinteknik
  • InstitutionMEKANIK OCH MARITIMA VETENSKAPER
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 03129
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0120 Inlämningsuppgift, del A 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp
    0220 Inlämningsuppgift, del B 1,5 hp
    Betygsskala: UG
    1,5 hp
      0320 Inlämningsuppgift, del C 1,5 hp
      Betygsskala: UG
      1,5 hp
        0420 Tentamen 3 hp
        Betygsskala: TH
        3 hp
        • 15 Jan 2021 fm J
        • 09 Apr 2021 em J
        • 16 Aug 2021 em J

        I program

        Examinator

        Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

        Behörighet

        Grundläggande behörighet för avancerad nivå
        Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

        Särskild behörighet

        Engelska 6
        Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

        Kursspecifika förkunskaper

        Någon av nedan nämna kurser:
        MTF052/MTF053 - Strömningsmekanik
        TME055 - Strömningsmekanik
        TKAA060 - Transportprocesser

        Syfte

        Att utveckla en grundläggande kunskap om finitvolymsmetoden för numerisk beräkning av strömningsproblem (CFD: Computational Fluid Dynamics)

        Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

        - Använda finitvolymsmetoden för att diskretisera diffusions- och konvektions-diffusions-ekvationer, och implementera dem i beräkningskoder.
        - Ansätta randvillkor och källtermer för specifika problem, och förstå olika typer av randvillkor.
        - Implementera och använda lösare för det linjära ekvationssystem som är resultatet av diskretiseringen och ansättandet av randvillkor och källtermer.
        - Bedöma när lösningen har konvergerat, och verifiera att ekvationerna är uppfyllda.
        - Förstå och rimlighetsbedöma resultaten, samt validera dem.
        - Härleda diskretiseringsordningen hos numeriska scheman, och förstå varför, och hur, särskild hänsyn ska tas till konvektions- och tidsscheman.
        - Förstå, beskriva och implementera det som krävs för att få stabila resultat vid beräkning av både tryck och hastighet, både vid 'staggered grids' och 'collocated grids'.
        - Förstå, beskriva och implementera en algoritm för kopplingen mellan tryck och hastighet (SIMPLE).
        - Förstå grundläggande koncept om turbulens.
        - Förstå hur turbulensmodeller baserade på Boussinesq-hypotesen passar in i finit-volyms-metoden.

        Innehåll

        Inledningsvis repeteras de grundläggande ekvationerna för strömning, och de skrivs slutligen på en generell diffusions-konvektions-form som är användbar för att förstå generella metoder för att lösa dessa ekvationer. Ekvationerna behöver diskretiseras och omorganiseras till linjära ekvationssystem som tillsammans med randvillkor och källtermer går att lösa med linjära lösare. Vi börjar med att diskretisera stationära diffusionsekvationer (exempelvis stationär värmeledning), ansätta randvillkor och källtermer, och lösa ekvationerna med linjära lösare. Vi lägger sedan till konvektionstermen och studerar speciellt hur diskretiseringen måste anpassas till beteendet hos konvektion. I strömningsproblem är flera ekvationer kopplade till varandra. Vi studerar kopplingen mellan tryck och hastighet, som kräver speciella metoder för att ge stabila resultat. Vi lär oss diskretisera tidsderivatan på olika sätt för instationära problem. Slutligen ser vi hur turbulens modelleras med turbulensmodeller, som passar in i konceptet för finitvolymsmetoden.

        Organisation

        Kursen är baserad på föreläsningar och tre datorövningar som ska presenteras både skriftligen i en kort rapport och muntligen. Obligatoriskt deltagande enbart på muntliga presentationer.

        Litteratur

        H.K. Versteeg and W. Malalasekera. "An Introduction to Computational Fluid Dynamics - The Finite Volume Method", PEARSON, Prentice Hall, US (andra utgåvan, 2007). ISBN 978-0-13-127498-3. Kan vanligtvis lånas elektroniskt från biblioteket.

        Examination inklusive obligatoriska moment

        Skriftlig tentamen (resultat används för betyg U/3/4/5: 40%: betyg 3, 60%: betyg 4, 80%: betyg 5). Skriftliga och muntliga redovisningar av datoruppgifter måste vara godkända.

        Kursplanen innehåller ändringar

        • Ändring gjord på tentamen:
          • 2020-09-30: Plussning Inte längre plussning av GRULG
            Beslut GRULG, plussning ej tillåten