Avancerade metoder för numerisk flödesdynamik och värmeöverföring
Advanced Methods for Numerical Fluid Dynamics and Heat Transfer

MVKN70F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2019
Beslutad av: Anders Gustafsson FUN[2)
Datum för fastställande: 2019-11-03

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för energivetenskaper
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: MVKN70
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Kursen syftar till att ge kunskap om moderna numeriska beräkningsmetoder som används för analys av strömning, förbränning och värmeöverföring, det som med ett samlingsnamn brukar kallas CFD. Vidare ges kunskap om ett flertal diskretiseringsmetoder såsom finita differenser och finita volymer. Kunskap om hur olika strömnings och värmeöverföringsfenomen, som t.ex. stötar, flamma, flerfasströmning, strålning och massövergång behandlas numeriskt ges. Kursen avser att ge färdigheter i att genomföra denna typ av simuleringar i någon kommersiell programvara. Vidare avser kursen ge färdigheter i att analysera och bedöma resultat från dylika numeriska simuleringar. Dessa kunskaper skall vara tillräckliga för att för en given ingenjörsmässig problemställning kunna välja lämplig lösningsstrategi och kunna bedöma noggrannheten i resultatet.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna redogöra för potentialer och begränsningarna i de metoder som behandlas i kursen
• kunna redogöra för olika metoder för att numeriskt lösa strömningsproblem och deras applicerbarhet på olika typer av strömning
• kunna beskriva de vanligaste förekommande diskretiseringsmetoderna och deras för- och nackdelar
• kunna beskriva de olika felkällor som finns i processen från matematisk beskrivning till numerisk lösning av strömnings- och värmeöverföringsproblem och hur dessa påverkar resultatet
• kunna beskriva hur man hanterar vissa fenomen numeriskt, t.ex. stötar, termisk strålning och kemiska reaktioner.
• kunna förklara några för ämnet viktiga och grundläggande begrepp

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna analysera ett strömnings- eller värmeöverföringsfall och föreslå en strategi för lösning av detsamma med avseende på ingående ekvationer, möjliga förenklingar och val av lämplig numerisk metod samt jämföra med alternativa metoder och modeller
• kunna kritiskt granska och utifrån givna kriterier bedöma noggrannhet och rimlighet hos resultat från simulering av strömningar

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna aktivt deltaga i diskussioner kring inom ämnet relevanta problem
• kunna i tal och skrift presentera i en teknisk rapport innehållande analyser och val av numerisk lösningsmetod och turbulensmodell

Kursinnehåll

Kursen behandlar metoder för att numeriskt lösa strömnings- och värmeöverföringsproblem, både inkompressibla och kompressibla. I kursen behandlas diskretisering med finita volymmetoder, finita differensmetoder och i viss utsträckning finita elementmetoder, samt hur dessa påverkar noggrannhet och stabilitet hos lösningen. Både inkompressibel och kompressibel strömning behandlas. Vidare behandlas metoder för att hantera strömning med flera faser samt värme- och massövergång mellan faser. Även metoder för att hantera kemiska reaktioner (t.ex. förbränning) diskuteras. Metoder för att öka beräkningseffektiviteten ingår också.

Kurslitteratur

Anderson, D., Tannehill, John C. & Pletcher, Richard H.: Beräkningsfluidmekanik och värmeöverföring. CRC Press, 2012. ISBN 9781591690375.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, laborationer, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, skriftlig rapport, seminarieföredrag av deltagarna
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: MMVN05 Numerisk strömningsmekanik och värmeöverföring eller MMV042 Numerisk värmeöverföring eller MVKN45 Tillämpad numerisk strömningsmekanik.

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga:

• Bengt Sundén <bengt.sunden@energy.lth.se>
• Rixin Yu <rixin.yu@energy.lth.se>