Υπολογιστική Ρευστομηχανική

Είδος Μαθήματος: Επιλογής Υποχρεωτικό
Το μάθημα στοχεύει στην εξοικείωση των φοιτητών σε ένα ευρέως αναπτυσσόμενο πεδίο όπως είναι η Υπολογιστική Ρευστομηχανική και στην ανάπτυξη δεξιοτήτων που θα τους οδηγήσει στην ικανότητα σχεδιασμού, εκτέλεσης και ελέγχου αριθμητικών προσομοιώσεων με χρήση Η/Υ, προβλημάτων στην επιστημονική περιοχή της Μηχανικής Ρευστών.

Με την ολοκλήρωση των διαλέξεων οι φοιτητές θα πρέπει να:

- έχουν άριστη γνώση των διαφόρων τύπων εξισώσεων (ελλειπτικές, παραβολικές, υπερβολικές) καθώς και τα χαρακτηριστικά της κάθε εξίσωσης όπως αυτά καθορίζονται από τον τύπο της

- γνωρίζουν τις βασικές αρχές που διέπουν τις μεθόδους των πεπερασμένων όγκων / στοιχείων

- γνωρίζουν την κατασκευή υπολογιστικού πλέγματος (δομημένου και μη-δομημένου) καθώς και μεθόδους για τον έλεγχο της ποιότητας αυτών

- είναι εξοικειωμένοι με αλγόριθμους τύπου SIMPLE και PISO

- είναι σε θέση να απεικονίζουν τις ροϊκές γραμμές και τις ισοϋψείς πίεσης ενός μη μόνιμου πεδίου ροής

- έχουν κατανοήσει πλήρως την έννοια του μετασχηματισμού συντεταγμένων και να είναι σε θέση να επιβάλλουν τις κατάλληλες οριακές συνθήκες

- έχουν κατανοήσει τις βασικές αρχές για την περιγραφή αριθμητικών μεθόδων (ακρίβεια, ευστάθεια, σύγκλιση)

- είναι σε θέση να παρουσιάσουν τα αποτελέσματα τους με τρόπο ευπαρουσίαστο και επιστημονικά ακριβή με χρήση κατάλληλων σχεδιαστικών πακέτων

- αποκτήσουν σχετική ευχέρεια με μερικά από τα περισσότερο διαδεδομένα υπολογιστικά πακέτα (ANSYS CFD, PHOENICS, FLUENT)

- έχουν κατανοήσει τις έννοιες του σφάλματος και της αβεβαιότητας στη μοντελοποίηση με χρήση αριθμητικών μεθόδων

Το μάθημα περιγράφεται από τις κάτωθι βασικές έννοιες:

- Στρωτή και τυρβώδης ροή

- Ευστάθεια, Ακρίβεια, Σύγκλιση

- Μέθοδοι πεπερασμένων όγκων / στοιχείων

- SIMPLE

- PISO

- Πλέγματα

- Μέθοδος Crank-Nicolson

- Computational Fluid Dynamics (CFD).

Ασκήσεις πράξης συνοδεύουν την θεωρία καθ’ όλη τη διάρκεια του εξαμήνου με σκοπό την πληρέστερη κατανόηση της ύλης.

Απαιτούμενες γνώσεις: Μαθηματικά Ι, Μαθηματικά ΙΙ, Μηχανική Ρευστών Ι, Μηχανική Ρευστών ΙΙ, Υδροδυναμικές Μηχανές, Θερμοδυναμική.