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Lehrende: Dr.-Ing. Tomislav Maric
Veranstaltungsart:
Vorlesung und Übung
Orga-Einheit: FB04 Mathematik
Anzeige im Stundenplan:
Ausgew. Th. der Ana
Fach:
Anrechenbar für:
Semesterwochenstunden:
3
Unterrichtssprache:
Englisch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | -
Digitale Lehre:
Zoom Link: https://tu-darmstadt.zoom.us/j/83042960326?pwd=alNWaG4vYllwYlVwRkZlWUVobk1RUT09
Lehrinhalte:
Deutsch
Die unstrukturierte Finite-Volumen-Methode. Unstrukturierte FVM-Diskretisierung der Einfeld-Navier-Stokes-Gleichungen für inkompressible Zweiphasenströmungen. Unstrukturierte Finite-Volumen-Lösungsalgorithmen für Ein-Feld-Navier-Stokes-Gleichungen. Lagrange / Euler Interface Advection Methoden für Fluid-Grenzflächen: Volume-of-Fluid-Methode, Level-Set-Methode, Front-Tracking-Methode, hybride Methoden, Parcel (Particle) in Cell-Methode für Tröpfchen/Partikel-Mehrphasenströmungen.
Entwicklung modularer numerischer Software mit objektorientierter und generischer Programmierung in der Programmiersprache C++ in der Open-Source-CFD-Software OpenFOAM.
English
The Unstructured Finite Volume Method. Unstructured FVM discretization of single-field Navier-Stokes Equations for incompressible two-phase flows. Unstructured finite volume solution algorithms for single-field Navier-Stokes Equations. Lagrange / Euler Interface Advection methods for fluid interfaces: Volume-of-fluid method, Level Set method, Front Tracking method, hybrid methods, Parcel (Particle) in Cell method for droplet/particle multiphase flows.
Developing modular numerical software using object-oriented and generic programming of the C++ programming language in the OpenFOAM open-source CFD software.
Literatur:
Tryggvason, G., Scardovelli, R., & Zaleski, S. (2011). Direct numerical simulations of gas–liquid multiphase flows. Cambridge University Press. Moukalled, Fadl, L. Mangani, and Marwan Darwish. The finite volume method in computational fluid dynamics. Vol. 6. Berlin, Germany:: Springer, 2016.
Weitere Informationen:
Deutsch
Vorlesungen
Verwendung der unstrukturierten Finite-Volumen-Methode zur Diskretisierung von Partiellen Differentialgleichungen.
Anwendung der FVM-Diskretisierung von Einfeld-Navier-Stokes-Gleichungen für inkompressible Zweiphasenströmungen.
Verstehen der segregierten Lösungsalgorithmen für die diskretisierten Einfeld-Navier-Stokes-Gleichungen für inkompressible Zweiphasenströmungen.
Verstehen der Herausforderungen der unstrukturierten FVM-Diskretisierung der Einfeld-Navier-Stokes-Gleichungen, zum Beispiel: Approximation von Oberflächenspannungskräften und Umgang mit hohen Dichteverhältnissen.
Verstehen der Subalgorithmen der Lagrange / Euler Interface Advection Methoden für Fluidgrenzflächen: die Volume-of-Fluid-Methode, die Level-Set-Methode, die Front-Tracking-Methode, deren Hybride (Level-Set / Volume of Fluid und Level-Set / Front-Tracking), sowie die Parcel (Particle) in Cell-Methode für Mehrphasenströmungen mit Tröpfchen/Partikeln.
Übungen
Verstehen der wichtigsten Aspekte der objektorientierten und generischen Programmierung in der C++-Programmiersprache und der Software-Design-Patterns, die zum Aufbau modularer numerischer Software verwendet werden, mit dem Schwerpunkt auf Lagrange / Euler-Interface-Advektionsverfahren.
Implementierung der Level-Set-Methode in der Open-Source-Software OpenFOAM, Verständnis ihrer Vor- und Nachteile.
Implementierung numerischer Modelle in OpenFOAM für die numerische Methode Parcel in Cell für Tröpfchen-/Partikelströmungen.
Kombination von Versionskontrolle, Simulationsparametrisierung und automatischen Tests zur Automatisierung von Verifikations- und Validierungstests zur Beschleunigung der Forschung an numerischen Methoden für Zweiphasenströmungen.
English
Lectures
Use of the unstructured Finite Volume Method for discretization of partial differential equations.
Application of FVM discretization of single-field Navier-Stokes equations for incompressible two-phase flows.
Understanding the segregated solution algorithms for the discretized single-field Navier-Stokes equations for incompressible two-phase flows.
Understanding the challenges of the unstructured FVM discretization of the single-field Navier-Stokes equations, for example: approximating surface tension forces and dealing with high density ratios.
Understanding the subalgorithms of the Lagrangian / Eulerian advection (LEIA) methods for fluid interfaces: the Volume-of-Fluid method, the Level-Set method, the Front-Tracking method, their hybrids (Level-Set / Volume of Fluid and Level-Set / Front-Tracking), and the Parcel (Particle) in Cell method for multiphase flows with droplets / particles.
Exercises
Understanding key aspects of object-oriented and generic programming in the C++ programming language and software design patterns used to build modular numerical software, with emphasis on LEIA methods.
Implementation of the Level Set method in the open-source software OpenFOAM, understanding its advantages and disadvantages.
Implementation of numerical models in OpenFOAM for the Parcel in Cell numerical method for droplet / particle flows.
Combining version control, simulation parameterization, and automated testing to automate verification and validation testing to accelerate research on numerical methods for two-phase flows.
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