322.079 Computational Aerodynamics
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2024S, VU, 3.0h, 5.0EC
TUWEL

LVA-Bewertung

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 3.0
  • ECTS: 5.0
  • Typ: VU Vorlesung mit Übung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, die grundlegenden Konzepte der numerischen Verfahren (Finite-Differenzen / Finite Volumen) zu verstehen und diese erfolgreich zur Berechnung von Druckverteilungen und aerodynamischen Kräften beispielsweise an Flugzeugen bei geringen und hohen Geschwindigkeiten anzuwenden. Zusätzlich sind die Studierenden in der Lage, Grenzschichten, Strömungsablösungen und Verdichtungsstöße zu verstehen und zu analysieren. Weiters kennen die Studierenden die Vor- und Nachteile von numerischen Simulationen für den Entwurf von Flugzeugen und sind sich der Bedeutung der Turbulenzmodellierung in der Aerodynamik bewusst.

Studierende lernen die grundlegenden mathematische Modelle in der Aerodynamik (reibungsfreie / reibungsbehaftete Strömungen, inkompressible / kompressible Strömungen) und die jeweiligen Eigenschaften der beschreibenden partiellen Differentialgleichungen (elliptisch, parabolisch, hyperbolisch) sowie deren konsistenter Orts- und Zeitdiskretisierung.

Inhalt der Lehrveranstaltung

  • Grundlegende Definitionen und Gleichungen in der Aerodynamik 
  • Euler- und Navier-Stokes Gleichungen 
  • Eigenschaften von elliptischen, parabolischen und hyperbolischen partiellen Differentialgleichungen und deren Wichtigkeit zur Beschreibung aerodynamischer Problemstellungen bei unterschiedlichen Mach-Zahlen
  • Potentielle Flüsse 
  • Panel-Methoden
  • Finite-Differenzen-Methode, Approximation von Ableitungen (erste, zweite und höhere Ordnung) 
  • Abbruchfehler, Genauigkeit, Konsistenz und Konvergenz
  • Dispersion und Dissipation von numerischen Verfahren
  • Stabilität von numerischen Verfahren
  • Grundlage der Finiten-Volumen-Methode

Methoden

Die VU beinhaltet Lerntechniken vom Frontalunterricht über Übungsaufgaben. Studierende werden dazu motiviert, Problemstellungen mit anderen Studierenden zu diskutieren und selbstständig bzw. in Kleingruppen zu lösen.  Mehrere Hausaufgaben, welche selbstständig oder in Kleingruppen zu lösen sind (beinhalten oft Programmierarbeiten), werden während des Semesters ausgeteilt.

Gelegentlich kann ein Flipped-Classroom-Konzept eingesetzt werden:

  • Für einige Sitzungen wird eine eigenständige Vorbereitung erforderlich sein. In dem Fall werden die Aufgaben zur Vorbereitung eine Woche im Voraus in TUWEL angekündigt.
  • Die Vorbereitung ist dann eine notwendige Voraussetzung für die Teilnahme.

Prüfungsmodus

Schriftlich

Weitere Informationen

Programmiersprache

  • MATLAB oder einfaches Python (NumPy, SciPy, matplotlib)
  • Wolfram Mathematica (oder Alpha) kann für analytische Berechnungen oder Cauchy-Integrale nützlich sein.
  • Versuchen Sie, einen sauberen Programmierstil zu verwenden.

Die Anwesenheit ist gemäß den Standardbedingungen erforderlich:

  • Abwesenheit muss vor der Sitzung per E-Mail angekündigt werden.
  • Zwei Abwesenheiten sind erlaubt.
  • Zusätzliche Abwesenheiten können durch Hausaufgaben kompensiert werden.
  • Eine Online-Teilnahme ist auf Anfrage möglich. Die Bedingungen der Online-Teilnahme sind zu verhandeln.

Kommunikation: Für Fragen oder Kommentare, die von allgemeinem Interesse für andere sein könnten, nutzen Sie bitte das Diskussionsforum im TUWEL-Kurs.

Individuelle Konsultationen:

  • Mittwoch, 14:00 - 16:00
  • Getreidemarkt 9, BA, 7. Stock, BA07G08. Wählen Sie 32214 mit dem Telefon an der Wand.

Das primäre Material für das Selbststudium ist die empfohlene Literatur, die in TUWEL aufgelistet ist. Zu jedem Thema werden die wichtigsten Seiten angegeben. Wenn mehrere Quellen angegeben sind, können Sie in der Regel diejenige auswählen, die für Sie am besten geeignet ist. Gelegentlich werden in TUWEL zusätzliche Studienmaterialien, Folien oder Zusammenfassungen bereitgestellt.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Di.12:00 - 14:0005.03.2024 - 18.06.2024Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Computational Aerodynamics - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Di.05.03.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.12.03.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.19.03.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.09.04.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.16.04.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.23.04.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.30.04.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.07.05.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.14.05.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.28.05.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.04.06.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture
Di.18.06.202412:00 - 14:00Seminarraum BA 08A - MB Lecture

Leistungsnachweis

Die Leistungsbeurteilung erfolgt durch:

  • Hausaufgaben,
  • aktive Teilnahme im Unterricht,
  • technischen Bericht, welcher die Beschreibung der Implementierungen, Berechnungen und erzielten Ergebnisse der einzelnen Hausübungen und eines Projektes beinhaltet.

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
14.01.2024 00:00 05.03.2024 00:00 12.03.2024 23:59

Anmeldemodalitäten

Registration to the course is mandatory

Curricula

StudienkennzahlVerbindlichkeitSemesterAnm.Bed.Info
066 646 Computational Science and Engineering Keine Angabe

Literatur

  • Schneider, W. (1978) Mathematische Methoden der Strömungsmechanik, Vieweg

Vorkenntnisse

  • Grundlegende Programmiererfahrung in MATLAB oder Python
  • Lineare Algebra: Operationen mit Vektoren und Matrizen, Lineare Gleichungssysteme, Gauß-Eliminierung, Eigenwerte und Eigenvektoren
  • Nichtlineare Gleichungssysteme, Newton-Verfahren
  • Gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen
  • Interesse an (Strömungs-)Mechanik, Aerodynamik und numerischen Methoden

Vertiefende Lehrveranstaltungen

Weitere Informationen

  • Anwesenheitspflicht!

Sprache

Englisch