EMVE3700 Computational Heat Transfer and Fluid Flow Course description

Emnet tar sikte på å gi studentene en innføring i numerisk simulering av varme- og strømningstekniske problemer som vi finner i industrielle og bygningstekniske prosesser, samt i naturen forøvrig. Vha. MATLAB og det kommersielle simuleringsprogrammet STAR CCM+ settes studentene i stand til å løse kompliserte 3-dimensjonale, transiente problemer knyttet til for eksempel varme- og ventilasjonsforhold i bygninger.

Praktiske anvendelser kan forøvrig være dimensjonering av komponenter i varme- og kjøleanlegg (for eksempel varmevekslere), beregning av bygningers varmebehov samt analyse av termisk komfort for personer.

Valgemnet igangsettes forutsatt at det er et tilstrekkelig antall studenter som velger emnet.

One internal examiner. External examiners are used regularly.

No requirements over and above the admission requirements.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap:

Studenten skal:

• forstå prinsippene ved programmering av tekniske problemer
• kjenne til datamaskiners nøyaktighet
• kjenne til programmeringsspråket MATLAB
• ha kjennskap til konstruksjon av løkker og betingelser
• beherske enkel MATLAB-programmering for implementering av regnemodeller
• kjenne konserveringsligningene for strømning, varme- og massetransport
• kjenne prinsippene for å løse et varme- og strømningsteknisk problem numerisk
• kjenne til og forstå metoden, Finite Volume, som benyttes ved diskretisering av ligninger som beskriver diffusjon og adveksjon
• kjenne til bruk av forskjøvet (staggered) og ikke-forskjøvet (non-staggered) nettverk (grid/mesh)
• kjenne til kobling av kontinuitets- og hastighetsligninger for å oppnå en trykkligning (SIMPLE og SIMPLER algoritmene)
• kjenne til behandling av kildeledd for beregning av strømnings- og temperaturfelt
• kjenne til prinsippene for beregning av termisk stråling mellom faste flater
• kjenne ulike algoritmer for løsning av ligningssystemer, samt tilhørende stabilitets- og konvergenskrav
• bli kjent med og kunne bruke det kommersielle simuleringsprogrammet STAR CCM+

Ferdigheter:

• kan utføre nødvendige numeriske beregninger for ingeniørmessig analyse av problemer knyttet til strømningsteknikk og varmetransport i praktiske konstruksjoner, deriblant bygninger og varmevekslere, og i naturen for øvrig
• kan definere et tilstrekkelig beregningsområde og sette opp nødvendige grensebetingelser og initialbetingelse for varme- og strømningstekniske problemer
• kan benytte CFD-verktøyet (Computational Fluid Dynamics) STAR-CCM+
• kan utvikle egne, enkle regnemodeller for implementering i MATLAB
• kan benytte Numeriske metoder for varmeledningsberegninger (1-, 2- eller 3-dimensjonalt, transient), v.h.a. Finite Volume (kontrollvolum) metoden. Eksplisitt og implisitt formulering av transient problem skal beherskes
• kan gjøre beregninger av ekstern og intern tvungen og naturlig konveksjon, behandle grensesjikt og tegne hastighets- og temperaturprofil.
• kan analysere Varmevekslere arrangert i medstrøm og motstrøm, ved å benytte logaritmisk midlere temperaturdifferanse
• gi en effektiv og lett forståelig presentasjon av beregningene
• kan vurdere kvaliteten ved resultatene, dvs. vurdere rimeligheten av dataresultater og program

Generell kompetanse:

• kan bidra i arbeidet med å utvikle ny teknologi med bakgrunn i en forståelse for matematisk modellering og løsning av fysiske problemer
• kan løse koblede problemer knyttet til både varmetransport, termodynamikk og fluidmekanikk (strømningslære). Dette vil være et grunnlag for beregning av for eksempel et byggs effekt- og energibehov
• kan vurdere om beregningsresultater er rimelige
• sikre ferdigheter i en for fremtidens ingeniører aktuell arbeidsmåte

After completing the course, the student is expected to have achieved the following learning outcomes defined in terms of knowledge, skills and competence:

Knowledge

The student

• knows what user-centred development entails
• has knowledge of individual differences between people
• has knowledge of what characterises user-friendliness
• is familiar with design principles
• can explain the specific terminology used in the field
• has knowledge of research on user interfaces, including theories, empirical data and hypothesis testing

Skills

The student is capable of

• performing needs analyses
• communicating design ideas with the help of sketches
• developing low-resolution prototypes, including organising information visually and using knowledge about cognition, such as people’s memory capacity and attention, to simplify user interfaces
• performing user tests
• measuring the user interfaces by designing simple experiments and applying statistical tools

General competence

The student

• is capable of developing user-friendly user interfaces
• is familiar with techniques used to evaluate interactive systems
• is capable of documenting and explaining design choices to clients and users
• is capable of interpreting simple research literature dealing with human-machine interaction

Lectures and practical work with prototyping, evaluations and product development. The students work individually and in groups (2-4 students).

The following coursework is compulsory and must be approved before the student can take the exam:

• A group presentation of a given topic.

Exam form: Portfolio assessment subject to the following requirements:

• One individual assignment (1,000-1,600 words).
• Two group assignments (2-4 students). One of 1,600-3,000 words, and one of 1,000-2,000 words.

One overall grade is awarded for the portfolio. All parts of the portfolio must be awarded a grade E or better for a student to successfully pass the course.

The exam result can be appealed.

In the event of resit and rescheduled exams, another exam form may also be used or a new assignment given with a new deadline. If oral exams are used, the result cannot be appealed.

All.

Grade scale A-F.