Finite Elemente in der Fluidmechanik
Finite Elements in Fluid Mechanics

Modul MW0644 [FEF]

Dieses Modul wird durch Lehrstuhl für Numerische Mechanik (Prof. Wall) 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

MW0644 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau und Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Katalog für überfachliche Grundlagen
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Ziel dieser Veranstaltung ist die Vermittlung der Grundlagen für die Entwicklung von Finite-Element-Methoden für die Simulation von stationären und zeitabhängigen Konvektions-Diffusions-Vorgängen und inkompressiblen Strömungen. Nach einer kurzen Darstellung der Grundlagen sowohl bezüglich der Fluidmechanik als auch der Finite-Element-Methode werden hierbei fundamentale Probleme und Techniken zu deren Lösung zunächst an der einfacheren Problemstellung der Konvektions-Diffusions-Gleichung erläutert, bevor anschließend zum komplexeren System der Navier-Stokes-Gleichungen übergegangen wird. Die Vorlesung gliedert sich dementsprechend in die folgenden vier Kapitel: (1) Grundlagen, (2) Stationäre Konvektions-Diffusions-Gleichung, (3) Instationäre Konvektions-Diffusions-Gleichung, (4) Inkompressible Navier-Stokes-Gleichungen

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme am Modul Finite Elemente in der Fluidmechanik sind die Studierenden mit der Anwendung von Finite-Element-Methoden für Problemstellungen der Fluidmechanik vertraut. Sie kennen die speziellen Herausforderungen, die durch die mathematisch-physikalischen Aspekte solcher fluidmechanischer Problemstellungen hervorgerufen werden, und insbesondere die Möglichkeiten zur Entwicklung entsprechender Methoden.

Voraussetzungen

Kenntnisse aus den Modulen Finite Elemente und Fluidmechanik sind hilfreich für dieses Modul; es werden jedoch am Anfang der Vorlesung die wichtigsten Grundlagen aus diesen beiden Modulen für dieses Modul dargestellt.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 3 Finite Elemente in der Fluidmechanik (MW0644) Mittwoch, 08:30–10:00
Mittwoch, 10:15–11:00

Lern- und Lehrmethoden

Die Vorlesung findet als Vortrag statt. Wichtige Inhalte der Vorlesung werden am Tablet-PC angeschrieben, die die Studierenden in ihr Lückenskript übertragen können. In den Übungen werden Beispielaufgaben vorgerechnet und es werden weitere (Haus)übungsaufgaben gegeben, deren Bearbeitung freiwillig ist. Darüber hinaus werden Rechnerübungen angeboten. Fragen zu Vorlesung und Übung können, neben weiteren allgemeinen Fragen, sowohl dem Dozenten als auch der/dem Übungsleiter(in) gestellt werden.

Medienformen

Vortrag, Präsentation mit Tablet-PC, Lückenskript in Vorlesung, Lernmaterialien auf Lernplattform, Rechnerübung (je nach Teilnehmerzahl entweder im Lehrstuhl-eigenen Red Pool oder mit Studenten-eigenen Notebooks im Hörsaal)

Literatur

Lückenskript zur Vorlesung, Liste mit weiteren Literaturhinweisen im Skript

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In der schriftlichen Prüfung am Ende des Semesters werden die Lernergebnisse in den verschiedenen Themengebieten des Moduls abgeprüft.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester 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.