Μαθήματα

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗ ΡΕΥΣΤΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

• Εξίσωση μεταφοράς: αναφορά στους μηχανισμούς συναγωγής, διάχυσης και πηγής. Παρουσίαση
εξισώσεων Navier–Stokes (συνέχειας και ορμής) και ενέργειας και επεξήγηση των διάφορων όρων.
• Συνοπτική παρουσίαση της Αριθμητικής Ανάλυσης. Επίλυση αλγεβρικών συστημάτων.
Γραμμικοποίηση αλγεβρικών εξισώσεων. Αριθμητικό σφάλμα.
• Προσέγγιση παραγώγου με σειρές Taylor. Ανάντη, κατάντη και κεντρώα παραγώγιση. Σφάλμα
αποκοπής.
• Διακριτοποίηση, υπολογιστικό πλέγμα και οριακές συνθήκες.
• Βιομηχανική εφαρμογή Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής με επίδειξη πραγματικών υλοποιημένων
έργων.
• Παραδείγματα περιπτώσεων ροών με επίλυση στο excel ή σε εμπορικό πακέτο Υπολογιστικής
Ρευστοδυναμικής:

  1. Μονοδιάστατη, μόνιμη μετάδοση θερμότητας σε ράβδο (επίλυση με υπολογισμούς και στο
    Excel):
  2. Μονοδιάστατη, μη–μόνιμη ψύξη/θέρμανση (σημειακού) σώματος (επίλυση με υπολογισμούς και στο Excel).
  3. Επίλυση στο Excel με trial-and-error της εξίσωσης καύσης υδρογονανθράκων τύπου CαΗβΟγ με αέρα. Οι υπολογισμοί θα λαμβάνουν υπόψη δεδομένο υπερ–στοιχειομετρικό λόγο λ, τη
    θερμοκρασία του οξειδωτικού αέρα και τη μεταβολή της θερμοχωρητικότητας των αερίων με τη
    θερμοκρασία για να υπολογιστεί η περιεκτικότητα των καυσαερίων και η αδιαβατική θερμοκρασία καύσης.
  4. Επίλυση δισδιάστατου οριακού στρώματος, στρωτής και τυρβώδους ροής, με αρνητική και
    θετική κλίση πίεσης, αποκόλληση και επανακόλλησή του.
  5. Επίλυση με τη μέθοδο Runge-Kutta ενός κατάλληλου προβλήματος (π.χ., τροχιά σωματιδίου μέσα σε δεδομένη ροή ρευστού) με το excel.

Μαθησιακοί Στόχοι

Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει τον φοιτητή στις βασικές έννοιες …

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση:

  • Να αναλύει την…
  • Να περιγράφει τις…
  • Να κατανοεί το…
  • Να συγκρίνει τα…

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών για επίλυση προβλημάτων.
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Λήψη αποφάσεων.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της
Πανεπιστημιούπολης Σερρών (https://elearning.cm.ihu.gr/)
– Επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail.

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις117
Ασκήσεις Πράξης13
Σύνολο130

Αξιολόγηση Φοιτητών

Τελική γραπτή εξέταση στην ύλη των Διαλέξεων και των Ασκήσεων Πράξης στην Ελληνική Γλώσσα, η οποία περιλαμβάνει επίλυση πρακτικών προβλημάτων (ασκήσεις) και θεωρητικές ερωτήσεις.

Προαιρετική εργασία μελέτης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής με δωρεάν (για φοιτητές) διαθέσιμο εμπορικό λογισμικό πακέτο.

Οι φοιτητές βαθμολογούνται με βάση το εάν και κατά πόσον έχουν επιλύσει σωστά τα προβλήματα και έχουν απαντήσει ορθά στις ερωτήσεις της γραπτής εξέτασης. Οι ορθές απαντήσεις/λύσεις των θεμάτων της εξεταστικής αναρτώνται στη σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Ασημακόπουλος, Δ. & Μαρκάτος, N., “Υπολογιστική Ρευστοδυναμική”, Παπασωτηρίου, 1995.
2. Μπεργελές, Γ., “Υπολογιστική Ρευστομηχανική”, Συμεών, 1999.
3. Patankar, S. V., “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, Hemisphere Series on Computational
Methods in Mechanics and Thermal Science, 1980.
4. Tannehill, J. C, Anderson, D. A., & Pletcher, R. H., “Computational Fluid Mechanics & Heat
Transfer”, 2nd E., Taylor & Francis Series, 1984.