MAEN4300 Strømningsteknikk og numeriske beregninger Emneplan

Emnet skal gi studentene kunnskaper om noen grunnleggende emner i fluidmekanikk og massetransport, samt gode ferdigheter i beregning av strømningstekniske problem koblet til varme- og massetransport. For å løse realistiske problemstillinger må numeriske metoder (datamaskiner) benyttes. Emnet gir en innføring i numeriske metoder for naturvitenskaplige fag, og fokuserer spesielt på numerisk løsning av koblede varme- og strømningstekniske problemer inkludert massetransport.

Ingen ut over opptakskrav.

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

Kunnskap

Studenten har inngående kunnskap om

• ulike typer strømning og deres egenskaper
• kontinuitetslikningen
• energiligninger for mekanisk og termisk energi, med tilhørende tapsledd
• Navier-Stokes ligninger for beregning av hastighetsfelt
• sentrale begrep for laminært grenselag, turbulent strømning og turbulensmodellering
• sentrale begreper og sammenhenger for beregning av massetransport
• numerisk løsning av differensiallikninger basert på Finite Volume metoden

Ferdigheter

Studenten kan

• regne med vektoralgebraiske uttrykk som curl og divergens
• gjøre enkle beregninger ved Eulers likning
• beregne strømfunksjoner i ulike strømninger
• utføre dimensjonsanalyse for et gitt problem som involverer væskestrøm, varmeoverføring og masseoverføring
• beregne trykktap og massestrømmer for isoterm strømning
• beregne konsentrasjonsfelt for komponenter i en blanding av flere stoffer
• løse enkle diffusjons- og adveksjonsproblemer (f.eks. varmetransport) ved å lage egne programkoder med et egnet programmeringsspråk (MATLAB)
• bruke kommersiell programvare for løsning av CFD (Computational Fluid Dynamics) problemer (STAR-CCM+)

Generell kompetanse

Studenten kan

• for et gitt problem analysere om en numerisk eller analytisk løsningsmetode er hensiktsmessig
• løse sammensatte problem ved å kombinere termodynamikk, varme- og massetransport og strømningsteknikk
• kommunisere med naturvitere om temaer knyttet til termodynamikk, varme- og massetransport
• kommunisere godt med spesialister innen CFD-simuleringer

Forelesninger, dataøvinger og regneøvinger.

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

• Individuell innlevering av fire øvinger (inkludert data programmering øvinger/CFD-simuleringer) knyttet til forelesninger

Formålet med arbeidskravene er å stimulere til jevn innsats underveis i semesteret og hjelpe studentene til å nå kravene til ferdighet og kompetanse.

Individuell skriftlig eksamen under tilsyn på tre timer.

Eksamensresultat kan påklages.

Ved eventuell ny og utsatt individuell skriftlig eksamen kan muntlig eksamensform bli benyttet. Hvis muntlig eksamen benyttes til ny og utsatt eksamen, kan denne ikke påklages.

Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensur brukes jevnlig.

Arnab Chaudhuri