Numerische Methoden für Fluid-Struktur-Interaktion
Numerical Methods for Fluid-Structure Interaction

Modul MA5514

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

MA5514 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das einmalig angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist von SS 2015 bis SS 2015.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

1) Basic concepts in continuum mechanics 2) Modeling of fluid flows and solid mechanics 3) FSI-modeling: coupling techniques of fluids and solids, transformations between Eulerian and Lagrangian coordinate systems 4) Discretization: Time, space (FEM), nonlinear and linear solvers 5) Sensitivity analysis for FSI: a posteriori error estimation, gradient-based optimization (if time permits)

Lernergebnisse

After successful completion of the module, students are able to formulate, couple, discretize and simulate coupled PDE systems in which one (the fluid) is formulated in Eulerian coordinates and the other (the solid) in Lagrangian coordinates. In this class, students will learn about coupling conditions for interface problems. They will get an understanding about the properties of the single subsystems (i.e., their mathematical properties and related types of discretization).

Voraussetzungen

- MA3001 Functional analysis (would be helpful; but not mandatory) - MA3005 Partial differential equations (if possible) - MA3303 Numerical methods for partial differential equations (required) - Concepts of continuum mechanics (if possible)

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lern- und Lehrmethoden

Class and exercise

Medienformen

Blackboard, Beamer, Exercise sheets

Literatur

1) Numerical treatment of partial differential equations by Ch. Grossmann, H.-G. Roos, M. Stynes (for basics in FEM) 2) Numerische Mathematik 3 Numerische Methoden für Probleme der Kontinuumsmechanik by R. Rannacher (Online script at Heidelberg University, in german) 3) Numerische Methoden in der Stroemungsmechanik, Universität Heidelberg, 2014 by T. Richter (Online script, in german) 4) Lecture notes to this class by T. Wick; will be prepared this winter and during the class (in english)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Oral exam at the end of the semester

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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.