DD2365 Avancerade beräkningsmetoder i flödesmekanik 7,5 hp
The goal of the course is to develop an understanding for computational methods in fluid mechanics, with a focus on adaptive finite element methods and how to apply these computational methods to real world fluid mechanics problems. Research challenges in the field are highlighted, e.g. with respect to high performance computing and simulation of turbulent flow. The first part of the course presents a theoretical background and gives an introduction to computational tools, which are used in the second part of the course focused on project work.
Välj termin och kursomgång
Välj termin och kursomgång för att se aktuell information och mer om kursen, såsom kursplan, studieperiod och anmälningsinformation.
Kursval
Gäller för kursomgång
VT 2025 aflum25 programstuderande
Anmälningskod
61616
Innehåll och lärandemål
Kursinnehåll
Navier-Stokes ekvationer, Eulers ekvationer, existens av exakt lösning, svag lösning, svag entydighet, Generell Galerkin (G2) metod, energiuppskattningar, perturbationstillväxt, stabilitet, dualitet, a posteriori feluppskattning och adaptivitet.
Friktionsrandvillkor, separation, gränsskikt, generering av drag och lift, Magnus-effekt, d’Alemberts paradox.
Lärandemål
Det övergripande målet är att studenterna ska kunna analysera och använda Generell Galerkin (G2) adaptiv finita element beräkningsmetodik för att modellera strömning vid höga Reynoldstal. Konkret innebär det att studenterna ska kunna:
- redogöra för begreppen svag lösning och svag entydighet
- härleda energiuppskattningar för underliggande ekvationer samt G2 approximationer
- härleda a posteriori feluppskattningar för output i G2 med hjälp av dualitet
- analysera den globala effekten av friktionsrandvillkor i G2 beräkningar
- använda G2-programvara för adaptiva flödesberäkningar med felkontroll.
Baserat på en kritisk genomgång av forskningslitteratur samt egna beräkningsexperiment med G2, ska vidare studenterna kunna jämföra state-of-the-art strömningsmekanik med G2 beräkning/analys avseende följande fundamentala problem:
turbulens
separation
generering av drag och lift
med tillämpningar inom en mängd områden som bil-, båt- och flygindustri, samt bollsporter. Avsikten är att utveckla ett eget kritiskt förhållningssätt med möjlighet att kunna ifrågasätta etablerade sanningar, samt forma egna hypoteser.
Kurslitteratur och förberedelser
Särskild behörighet
För fristående kursstuderande krävs 90 högskolepoäng varav 45 högskolepoäng inom matematik eller informationsteknik. Dessutom krävs engelska B eller motsvarande.
Rekommenderade förkunskaper
Utrustning
Kurslitteratur
J. Hoffman and C. Johnson (2007) "Computational Turbulent Incompressible Flow", samt ett antal vetenskapliga artiklar (utdelas vid kursstart).
Examination och slutförande
När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.
Betygsskala
Examination
- PRO1 - Projekt, 4,0 hp, betygsskala: P, F
- TEN1 - Tentamen, 3,5 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.
Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.
Övriga krav för slutbetyg
Obligatorisk närvaro på seminarier inklusive förberedande litteraturreferat. En hemtentamen (4 hp) omfattande problem. Projektuppgift (3.5 hp).
Möjlighet till komplettering
Möjlighet till plussning
Examinator
Etiskt förhållningssätt
- Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
- Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
- Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.
Ytterligare information
Kursrum i Canvas
Ges av
Huvudområde
Utbildningsnivå
Påbyggnad
Kontaktperson
Övrig information
I denna kurs tillämpas EECS hederskodex, se:
http://www.kth.se/eecs/utbildning/hederskodex