Partikelbasierte Strömungsmechanik (PSTM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Particle-based fluid mechanics)
(Prüfungsordnungsmodul: Partikelbasierte Strömungsmechanik)

Lehrveranstaltungen:

• • Partikelbasierte Strömungsmechanik (PSTM-V)
    (Vorlesung, 2 SWS, Achim Sack, Mo, 14:15 - 15:45, 01.021)
  • Partikelbasierte Strömungsmechanik (PSTM-UE)
    (Übung, 1 SWS, Achim Sack, Di, 14:15 - 15:45, LSTM-SR; CBI-CIP, 03.016, Konrad-Zuse-Straße 3-5)

Empfohlene Voraussetzungen:

Programmieren Grundlagen, Strömungsmechanik Grundlagen

Inhalt:

• Gegenüberstellung von partikelbasierten und gitterbasierten Verfahren der Strömungsmechanik
  

• Simulation von Gasen bei niedriger Dichte

  • Direct Simulation Monte Carlo
    

• Mikrofluidik, kollodiale Systeme

  • Stochastic Rotation Dynamics

  • Multi-Particle Collision Dynamics
    

• Systeme mit freien Oberflächen

  • Smoothed Particle Hydrodynamics
    

• Comparison of particle-based and grid-based methods in fluid mechanics
  

• Simulation of rarefied gas flows

  • Direct Simulation Monte Carlo
    

• Microfluidics, Colloidal Systems

  • Stochastic Rotation Dynamics

  • Multi-Particle Collision Dynamics
    

• Systems with free surfaces

  • Smoothed Particle Hydrodynamics
    

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden:

• kennen die Vor- und Nachteile partikelbasierter Verfahren im Vergleich zu gitterbasierten Verfahren der Strömungsmechanik.
  

• kennen die einzelnen Algorithmen, die hinter den besprochenen Methoden stehen und können Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Methoden darlegen.
  

• kennen die Implementierung der einzelnen Methoden vor dem Hintergrund einer Anwendung auf Hochleistungsrechnern.
  

• kennen die Stärken und Schwächen der besprochenen Methoden und können für verschiedene Situationen die geeignete Methode auswählen.
  

Literatur:

G.A. Bird, Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows
G. Gompper et al., Multi-Particle Collision Dynamics: A Particle-Based Mesoscale Simulation Approach to the Hydrodynamics of Complex Fluids
E.-S. Lee et al., Comparisons of weakly compressible and truly incompressible algorithms for the SPH mesh free particle method.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefung B | Vertiefungsmodulgruppe Strömungsmechanik | Wahlpflichtmodule Strömungsmechanik | Partikelbasierte Strömungsmechanik)
2. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefung C | Vertiefungsmodulgruppe Strömungsmechanik | Wahlpflichtmodule Strömungsmechanik | Partikelbasierte Strömungsmechanik)
3. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefung C | Vertiefungsmodulgruppe Simulation granularer und molekularer Systeme | Wahlpflichtmodule Simulation granularer und molekularer Systeme | Partikelbasierte Strömungsmechanik)
4. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefung D | Vertiefungsmodulgruppe Strömungsmechanik | Wahlpflichtmodule Strömungsmechanik | Partikelbasierte Strömungsmechanik)
5. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefung D | Vertiefungsmodulgruppe Simulation granularer und molekularer Systeme | Wahlpflichtmodule Simulation granularer und molekularer Systeme | Partikelbasierte Strömungsmechanik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Partikelbasierte Strömungsmechanik (Prüfungsnummer: 47901)

(englischer Titel: Particle-based fluid mechanics)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2021, 1. Wdh.: WS 2021/2022

1. Prüfer:

Thorsten Pöschel