Υπολογιστική ρευστοδυναμική με εφαρμογές στη Ναυπηγική και τη Ναυτική μηχανολογία

Τίτλος: Υπολογιστική ρευστοδυναμική με εφαρμογές στη Ναυπηγική και τη Ναυτική μηχανολογία
Κωδικός μαθήματος: ΜΠ2
Συντονιστές: Θεόδωρος Γεροστάθης, Αναπληρωτής Καθηγητής
Σοφία Πέππα, Επίκουρη Καθηγήτρια
Κατηγορία μαθήματος: Υποχρεωτικό
ECTS: 5

Σκοπός

 

Σκοπός του μαθήματος είναι η μελέτη προβλημάτων ρευστοδυναμικής με υπολογιστικές μεθόδους με εφαρμογές στη Ναυπηγική και στη Ναυτική Μηχανολογία. Ειδικότερα στα πλαίσια του μαθήματος δίνεται έμφαση στη χρήση αριθμητικών μεθόδων για την επίλυση των εξισώσεων μεταφοράς και τον ακριβή προσδιορισμό της ροής. Επιδιώκεται η εμπέδωση από τους φοιτητές της φυσικής των φαινομένων, της μαθηματικής προτυποποίησης της ροής καθώς και της αριθμητικής προσομοίωσης με τη χρήση κατάλληλου λογισμικού.

 

Περιγραφή

 

Εισαγωγή στο CFD, Βασικές εξισώσεις της Μηχανικής των Ρευστών (Εξίσωση συνέχειας, εξισώσεις ορμής, Εξισώσεις Navier Stokes, Εξισώσεις ενέργειας, Γενικές εξισώσεις μεταφοράς). Αριθμητική επίλυση των εξισώσεων μεταφοράς, Ολοκλήρωση σε όγκους ελέγχου. Τύρβη, Εξισώσεις RANS, Μοντέλα τύρβης, Προσομοίωση μεγάλης δίνης, LES, Άμεση αριθμητική προσομοίωση (DNS). Μέθοδος των πεπερασμένων όγκων. Αλγόριθμοι επίλυσης (SIMPLE, PISO). Τύποι αριθμητικού πλέγματος (Καρτεσιανά, Καμπυλόγραμμα, Δομημένα πλέγματα, Μη δομημένα πλέγματα), Διακριτοποίηση. Ακρίβεια, Ευστάθεια, Κριτήριο σύγκλισης. Εφαρμογές της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής σε προβλήματα Ναυπηγικής και Ναυτικής Μηχανολογίας.

Ασκήσεις: Υπολογισμοί του πεδίου ροής γύρω/μέσα από σώματα (υδροτομές/αεροτομές, κυλίνδροι, μηχανολογικά συστήματα) με τη χρήση ανοικτών κωδίκων προσομοίωσης (π.χ. openfoam http://www.openfoam.org, fenics http://fenicsproject.org , Su2 http://su2.stanford.edu ).

 

Βιβλιογραφία

 

  1. Η. Κ. Versteeg and W. Malalasekera, Εισαγωγή στη Ρευστομηχανική – Η μέθοδος των πεπερασμένων όγκων, Εκδόσεις Τζιόλα, 2016.
  2. Anderson et al, Computational Fluid Dynamics for Engineers, Cambridge University Press, 2012.
  3. J. Chung, Computational Fluid Dynamics, 2nd Edition, Cambridge University Press, 2010.
  4. D. Anderson, Computational Fluid Dynamics, The Basics with Applications, McGraw Hill, 1995.
  5. A.J. Fletcher, Computational Techniques for Fluid Dynamics, Vol. 1: Fundamental and General Techniques, Springer, 1991.