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Turbulenzmodellierung (CFD4)

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#50619 / #6

Seit SoSe 2025

Deutsch, Englisch

Modeling and Simulation of Turbulent Flows (CFD4)
Turbulenzmodellierung (CFD4)

6

Busse, Angela

Benotet

Portfolioprüfung

Englisch

Zugehörigkeit


Fakultät V

Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik

35311400 FG Numerische Fluiddynamik

Physikalische Ingenieurwissenschaft

Kontakt


MB 1

Keine Angabe

office@tnt.tu-berlin.de

http://www.tu.berlin/cfd

Lernergebnisse

Ziel des Moduls ist es, gängige Modellierungsansätze zur numerischen Behandlung turbulenter Strömungen vorzustellen und einen Überblick über die sie beeinflussenden Parameter zu geben. Die den Turbulenzmodellierungen zugrunde liegende Physik wird unter Berücksichtigung anwendungsorientierter Fragestellungen diskutiert. Insbesondere sollen die Studierenden in die Lage versetzt werden, Modellierungsergebnisse kritisch zu bewerten und zu diskutieren. Dies erfordert die Auseinandersetzung mit einzelnen Modellen und die Anwendung von Bewertungskriterien. Die Studierenden vergleichen verschiedene Modelle und Lösungsansätze miteinander und wenden sie auf unterschiedliche Strömungsprobleme an. Darüber hinaus sollen sie in die Lage versetzt werden, neue Simulationsfälle mit geeigneten Methoden systematisch zu lösen.

Lehrinhalte

Turbulente Transportmechanismen basieren auf dem Zusammenspiel von zeitlichen und räumlichen Fluktuationen von Druck, Dichte und Geschwindigkeit über einen weiten Bereich von Skalen. Eine detaillierte Vorhersage dieser äußerst komplexen Phänomene erfordert die Auflösung des gesamten Spektrums turbulenter Skalen und damit eine extrem feine zeitliche und räumliche Auflösung. Da dies für industrielle Anwendungen aufgrund der extrem hohen Rechenkosten oft nicht möglich ist, wurden viele Simulationsansätze entwickelt, die den Einfluss der unaufgelösten turbulenten Fluktuationen auf die mittlere Strömung modellieren, anstatt sie direkt zu berechnen. Die Qualität und Effizienz dieser Ansätze ist jedoch stark problemabhängig und erfordert eine geeignete Kalibrierung der Modell- und Simulationsparameter. Schwerpunkt dieses Kurses sind die mathematischen Grundlagen, Voraussetzungen und Eigenschaften von Turbulenzmodellierungsansätzen, geordnet nach dem Grad der Modellierungskomplexität und dem Berechnungsaufwand. Nach einer Einführung in die grundlegenden Konzepte turbulenter Strömungen werden die gebräuchlichsten Modellierungsansätze klassifiziert und aus physikalischer Sicht auf ihre Bedeutung und Anwendbarkeit hin untersucht. Darüber hinaus werden praktische Aspekte der Strömungssimulation (Randbedingungen, Gittergenerierung, Auswertung der Ergebnisse usw.) behandelt. Das Verständnis für die Anwendbarkeit und Praxisrelevanz der einzelnen Methoden wird durch deren Implementierung und Untersuchung im Rahmen einfacher, aber aussagekräftiger Strömungskonfigurationen unterstützt.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
Modellbildung und Simulation turbulenter StrömungenIV0531 L 330SoSeen4
ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Modellbildung und Simulation turbulenter Strömungen (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.04.0h60.0h
Vor-/Nachbereitung15.08.0h120.0h
180.0h(~6 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorstellung und Diskussion der theoretischen Inhalte und teilweisen Herleitung verschiedener Methoden und Modelle sowie Lösungsansätze. Übungen am Computer mit dem Ziel einer vollständigen Datennachbearbeitung und Modellprüfung in beispielhaften turbulenten Strömungskonfigurationen. Es werden Programme und Datensätze zur Verfügung gestellt.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

a) obligatorisch: Strömungslehre, allgemeine Kenntnisse in Programmiersprachen, numerische Analysis. b) wünschenswert: CFD2, Kenntnisse in MATLAB und/oder der GNU Octave-Rechenumgebung.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Englisch

Prüfungselemente

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
Presentation30mündlich30 min
Programming project70praktisch4 weeks

Notenschlüssel

Dieses Prüfung verwendet einen eigenen Notenschlüssel (siehe Prüfungsformbeschreibung).

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Projekt (70 Punkte) Präsentation (30 Punkte) Benotung: 95,0 bis 100,0 Punkte ... 1,0 90,0 bis 94,9 Punkte ..... 1,3 85,0 bis 89,9 Punkte ..... 1,7 80,0 bis 84,9 Punkte ..... 2,0 75,0 bis 79,9 Punkte ..... 2,3 70,0 bis 74,9 Punkte ..... 2,7 65,0 bis 69,9 Punkte ..... 3,0 60,0 bis 64,9 Punkte ..... 3,3 55,0 bis 59,9 Punkte ..... 3,7 50,0 bis 54,9 Punkte ..... 4,0 0,0 bis 49,9 Punkte ....... 5,0

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 20.

Anmeldeformalitäten

Online-Anmeldung in der ersten Semesterwoche.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Literatur

Empfohlene Literatur
Ferziger & Peric: Computational Methods for Fluid Dynamics
Fröhlich: Large-Eddy Simulation turbulenter Strömungen
Piquet: Turbulent Flows: Models and Physics
Pope: Turbulent Flows
Rotta: Turbulente Strömungen
Wilcox: Turbulence Modelling for CFD

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Physikalische Ingenieurwissenschaft (M. Sc.)24SoSe 2025SoSe 2025
Technomathematik (M. Sc.)11SoSe 2025SoSe 2025

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Sonstiges

Keine Angabe