ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ
| Τίτλος | ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ / COMPUTATIONAL FLUIDS DYNAMICS |
| Κωδικός | 355 |
| Σχολή | Πολυτεχνική |
| Τμήμα | Μηχανολόγων Μηχανικών |
| Κύκλος / Επίπεδο | 1ος / Προπτυχιακό |
| Περίοδος Διδασκαλίας | Χειμερινή |
| Υπεύθυνος/η | Περικλής Παναγιώτου |
| Κοινό | Ναι |
| Κατάσταση | Ενεργό |
| Course ID | 20000359 |
Πρόγραμμα Σπουδών: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 2
| Κατεύθυνση | Τύπος Παρακολούθησης | Εξάμηνο | Έτος | ECTS |
|---|---|---|---|---|
| Ενεργειακός | Επιλογής Κατεύθυνσης | 9 | 5 | 5 |
| Κατασκευαστικός | Επιλογής Κατεύθυνσης | 9 | 5 | 5 |
| Τίτλος | ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ |
| Ακαδημαϊκό Έτος | 2021 – 2022 |
| Περίοδος Τάξης | Χειμερινή |
| Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ | |
| Ώρες Εβδομαδιαία | 4 |
| Class ID | 600192582
|
Τύπος Μαθήματος 2016-2020
- Υποβάθρου
- Επιστημονικής Περιοχής
Τύπος Μαθήματος 2011-2015
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Τρόπος Παράδοσης
- Πρόσωπο με πρόσωπο
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
- e-Οδηγός Σπουδών https://qa.auth.gr/el/class/1/600192582
Γλώσσα Διδασκαλίας
- Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Προαπαιτήσεις
Γενικές Προαπαιτήσεις
Μαθηματικά Ι, ΙΙ, ΙΙΙ
Αριθμητική ανάλυση και Προγραμματισμός
Μηχανική Ρευστών Ι και ΙΙ
Αεροδυναμική
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:
1. Γνωρίζουν πώς να υπολογίζουν ροές γύρω και μέσα από σώματα με τη χρήση αριθμητικών τεχνικών για τη διακριτοποίηση των εξισώσεων που τις κυβερνούν
2. Γνωρίζουν τις τεχνικές διακριτοποίησης των πεπερασμένων διαφορών, των πεπερασμένων όγκων.
3. Γνωρίζουν τα σχήματα παρεμβολής συναγωγής-διάχυσης για τις αριθμητικές μεθόδους στην υπολογιστική ρευστοδυναμική
4.. Γνωρίζουν το αριθμητικό σχήμα διόρθωσης της πίεσης
5. Γνωρίζουν την φιλοσοφία ολοκληρωμένων προγραμμάτων υπολογιστικής ρευστομηχανικής για τον υπολογισμό πεδίων ροής γύρω και μέσα από σώματα
Γενικές Ικανότητες
- Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Λήψη αποφάσεων
- Αυτόνομη εργασία
- Ομαδική εργασία
- Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
- Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
Περιεχόμενο Μαθήματος
1. Εισαγωγή. Στοιχεία από την θεωρία σφαλμάτων. Βασικοί αλγόριθμοι επίλυσης συστημάτων εξισώσεων και αριθμητικής ολοκλήρωσης. 2. Γραμμικές και μη γραμμικές διαφορικές εξισώσεις. Κατάταξη αυτών σε αντιστοιχία με προβλήματα μεταφοράς μάζας και ενέργειας. Οι κλασικές εξισώσεις περιγραφής φαινομένων διάχυσης και συναγωγής. Η έννοια του όρου πηγής. Η έννοια των οριακών συνθηκών και των αρχικών συνθηκών ενός προβλήματος. Σύζευξη της καθαρά μαθηματικής ανάλυσης των συνθηκών των διαφορικών εξισώσεων με αυτές προβλημάτων μεταφοράς μάζας. 3. Μέθοδοι διακριτοποίησης των εξισώσεων. Ανάπτυγμα Taylor. Εξαγωγή των μορφών διακριτοποίησης για παραγωγίσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σύνθετες μορφές διακριτοποιήσεων των εξισώσεων. Ανάλυση σφάλματος διακριτοποίησης εξισώσεων. 4. Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών. Τεχνικές επίλυσης παραβολικών, ελλειπτικών και υπερβολικών προβλημάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών. Διαφοροποίηση τρόπου επίλυσης προβλημάτων ασυμπίεστης και συμπιεστής ροής. 5. Η μέθοδος των πεπερασμένων όγκων. Διακριτοποίηση των εξισώσεων με τα στοιχεία της ολοκλήρωσης σε όγκο ελέγχου. Αριθμητικές τεχνικές επίλυσης με τη μέθοδο των πεπερασμένων όγκων. Η έννοια του αριθμητικού σχήματος και της παρεμβολής. Το υβριδικό σχήμα, το κεντρικό σχήμα. Σχήματα ανώτερης τάξης. Η μέθοδος SIMPLE και SIMPLEC. 6. Στοιχεία από τη θεωρία πλεγμάτων. Είδη πλεγμάτων, ποιότητα πλεγμάτων. Μετασχηματισμός πλεγμάτων στον γενικευμένο καμπυλόγραμμο χώρο. Εκφράσεις των εξισώσεων που περιγράφουν ροϊκά και θερμοκρασιακά πεδία στον γενικευμένο σύστημα συντεταγμένων. Η ορίζουσα του Jacobi και η σημασία αυτής στον μετασχηματισμό των πλεγμάτων και στην αριθμητική ολοκλήρωση με τη μέθοδο των πεπερασμένων όγκων. 7. Στοιχεία από τον διανυσματικό προγραμματισμό για την επιτάχυνση χρόνων εκτέλεσης προγραμμάτων σε Η/Υ. Χρήση των διανυσματικών μονάδων διαχείρισης σε CPU Η/Υ. Στοιχεία από το παράλληλο περιβάλλον εκτέλεσης προγραμμάτων σε σμήνη (clusters) Η/Υ. Η διαχείριση πολλαπλών CPUs με το Message Passing Interface (MPI).
Οι φοιτητές θα εκπονήσουν 2 εργασίες που θα εντοπίζονται στην επίλυση ροϊκών και θερμοκρασιακών πεδίων με τις μεθόδους που θα αναπτυχθούν στο μάθημα. Απαιτείται η γνώση μίας γλώσσας προγραμματισμού. Στη διάρκεια των μαθημάτων προβλέπονται κάποιες ώρες για την ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΗ της γλώσσας FORTRAN. Επίσης, θα γίνουν επιδείξεις εμπορικών λογισμικών επίλυσης ροϊκών πεδίων.
Λέξεις Κλειδιά
CFD, γραμμικές και μη γραμμικές διαφορικές εξισώσεις, συναγωγή, διάχυση
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
- Σημειώσεις
- Διαφάνειες
- Βιβλίο
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
- Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Περιγραφή
Διδασκαλία:
Παρουσιάσεις PowerPoint και video στις διαλέξεις
Εργαστηριακή εκπαίδευση:
Εξάσκηση και εκπόνηση θεμάτων σε Η/Υ με τη χρήση λογισμικού CFD
Επικοινωνία:
Ανακοινώσεις και αναρτήσεις θεμάτων, βαθμολογιών, πληροφοριών, διευκρινήσεων στο eclass
Με email από τους φοιτητές προσωπικά στον διδάσκοντα.
Οργάνωση Μαθήματος
| Δραστηριότητες | Φόρτος Εργασίας | ECTS | Ατομικά | Ομαδικά | Erasmus |
|---|---|---|---|---|---|
| Διαλέξεις | 80 | 2,7 | ✓ | ||
| Εκπόνηση μελέτης (project) | 40 | 1,3 | ✓ | ✓ | |
| Συγγραφή εργασίας / εργασιών | 27 | 0,9 | ✓ | ✓ | |
| Εξετάσεις | 3 | 0,1 | |||
| Σύνολο | 150 | 5 |
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Εκπόνηση θεμάτων (70% της τελικής βαθμολογίας)
Γραπτές εξετάσεις (30% της τελικής βαθμολογίας)
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
- Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Γραπτή Εργασία (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Προφορική Εξέταση (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Συμπερασματική)
- Εργαστηριακή Εργασία (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
Υπολογιστική Ρευστομηχανική, Γ. Μπεργελές, εκδ. Συμεών
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
Σημειώσεις Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής Κ. Υάκινθος
Τελευταία Επικαιροποίηση
01-04-2021
