EMVE3700 Numerisk varme- og strømningsteknikk Emneplan

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.

Se fagplanen.

Ingen ut over opptakskrav.

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:

Studentene

• 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:

Studenten

• 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

Forelesninger, arbeid med dataøvinger individuelt og i grupper.

Følgende arbeidskrav må være godkjent for å kunne fremstille seg til eksamen:

• 6 dataøvinger
• 2 simuleringsprosjekt

Formålet med arbeidskravene er å stimulere til jevn innsats underveis i semesteret og hjelpe studentene til å nå kravene til ferdighet og kompetanse. Arbeidet kan utføres individuelt eller i små grupper. Omfang: ca 60 timer

Emnet skal gi grunnleggende kultur- og religionsforståelse. Emnet omfatter de religiøse tradisjonene jødedom, kristendom og islam og deres grunnleggende ideer og praksiser. Studentene skal arbeide med ulike tilnærminger til fagstoffet; både en systematisk tilnærming til fagstoffet og en mer overgripende tematisk tilnærming. Den systematiske tilnærmingen har fokus på atskilte tradisjoner og særpreg ved tradisjonene. Den overgripende tematiske tilnærmingen har fokus på likheter og sammenhenger. Målet er å dyktiggjøre studentene til å kunne gjennomføre en inkluderende religions- og livssynsundervisning. Emnet innbefatter også fagdidaktikk med fokus på historiske perspektiver og grunnleggende prinsipper, samt refleksjoner om studentenes egne holdninger i forhold til mangfold og inkludering.

Ingen hjelpemidler tillatt.

Ingen.

Etter fullført emne har studenten følgende læringsutbytte definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten har kunnskap om

• grunnleggende kultur- og religionsforståelse
• religionshistorie og religionsvitenskapelig tenkemåte
• grunnskolefagets historie i hovedtrekk; begrunnelse, innhold og formål
• religions- og livssynsmangfoldet i grunnskolen
• jødedom, kristendom og islam: grunnleggende trosinnhold og oppfatninger, praksis, etikk og estetiske uttrykk
• jødedom, kristendom og islam: innhold og betydning av religiøse seremonier og høytider, kunnskap om hellige rom
• jødedom, kristendom og islam: ulike forståelser av gud/det guddommelige og ulike forståelser av forholdet mellom tradisjonene
• jødedom, kristendom og islam: hellige teksters hovedinnhold, historiske bakgrunn og sentrale fortellinger
• kristendommens historie fram til og med reformasjonen
• sentrale arbeidsmåter og vurderingsformer i faget i forhold til de aktuelle trinnene

Ferdigheter

Studenten kan

• gjennomføre en inkluderende undervisning som gir rom for ulike perspektiver på religion og livssyn
• planlegge, gjennomføre og vurdere RLE-undervisning på en selvstendig og faglig gjennomtenkt måte med vekt på danningsperspektiv og de flerkulturelle utfordringene
• sette seg inn i unges tanker og forestillinger om religiøse og filosofiske spørsmål og kan samtale med dem om dette
• samtale med unge om forhold som oppstår i forbindelse med vanskelige livssituasjoner
• bruke sentrale arbeidsmåter med vekt på dialog, utforskning, sammenlikning og kritisk og analytisk arbeid i undervisning og læring
• samarbeide med andre lærere, elever og hjemmet om faget
• gjennomføre tilpasset opplæring i RLE, blant annet med hensyn til elevar med bakgrunn i ulik tro og ulike livssyn
• legge til rette for utvikling av de grunnleggende ferdighetene i undervisningen
• kombinere kravet om objektiv, kritisk og pluralistisk undervisning i RLE med varierte, elevaktive og engasjerende arbeidsmåter
• reflektere kritisk over innholdet i faget, over verdimålsettingene for faget og over forholdet mellom fag, undervisning og egen utvikling i yrkesutøvelsen
• bruke Internett og digitale læremidler på ein kritisk og pedagogisk måte i undervisningen

Generell kompetanse

Studenten

• har yrkesetisk kompetanse og kan se dette i sammenheng med religiøse og livssynsmessige tradisjoner
• kan legge til rette for samarbeid mellom hjemmet, skolen og lokalmiljøet
• har forståelse for rollen som verdiformidler i den flerkulturelle skolen