Lattice Boltzmann Methode
Lattice Boltzmann Method

Modul MA5344 [LBM]

Dieses Modul wird durch Fakultät für Mathematik bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

MA5344 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das unregelmäßig angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
180 h 60 h 6 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

The behaviour of fluids can be described by systems of partial differential equations. Since the analytical solution of these systems is in general not known, numerical approximation schemes are applied.

In contrast to traditional computational fluid dynamics (CFD) approaches based on the conservation of macroscopic quantities like mass, momentum, and energy, the LBM models the fluid by the kinetics of discrete particles that propagate (streaming step) and collide (relaxation step) on a discrete lattice mesh.
Due to its particular nature, LBM has several advantages, such as dealing with complex boundaries, incorporating microscopic interactions, and parallelization of the algorithm.

Within this lecture we will study the Lattice Boltzmann method, in particular the derivation of the scheme and its mathematical analysis. Moreover we plan to illustrate numerical simulations with current state of the art software.

Lernergebnisse

At the end of the lecture students have a profound knowledge about the lattice Boltzmann method, and are able to apply the scheme to different model problems. Further, they know the theoretical aspects and implementation.

Voraussetzungen

MA 3301 - Numerics of Differential Equations

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Lattice Boltzmann methods [MA5344] Wohlmuth, B.
Leitung/Koordination: Muhr, M.
Dienstag, 14:30–16:00
UE 1 Exercises for Lattice Boltzmann methods [MA5344] Muhr, M. Scarabosio, L. Wohlmuth, B. Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vorlesung, Übung
Das Modul wird als Vorlesung mit begleitender Übungsveranstaltung angeboten. In der Vorlesung werden die Inhalte im Vortrag durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Die Vorlesung soll den Studierenden dabei auch als Motivation zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den Themen sowie zum Studium der Literatur dienen. Jeweils passend zu den Vorlesungsinhalten werden in den Übungsveranstaltungen Aufgabenblätter und deren Lösungen angeboten, die die Studierenden zur selbstständigen Kontrolle sowie zur Vertiefung der gelernten Methoden und Konzepte nutzen sollen.

Medienformen

Tafel, Beamer, Rechnerarbeit

Literatur

S. Succi, The Lattice Boltzmann Equation for Fluid Dynamics and Beyond, Oxford University Press, 2001

D. Hänel: Molekulare Gasdynamik. Einführung in die kinetische Theorie der Gase und Lattice-Boltzmann-Methoden.

D. Wolf-Gladrow, Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models, Springer, 2000

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Die Modulprüfung ist mündlich.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Lattice Boltzmann Methode
Terminabsprache mit Prüferin. bis 30.6.2017 (Abmeldung bis 30.7.2017)

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.