Das Frühjahrssemester 2021 findet grundsätzlich online statt. Neue Präsenzelemente ab 26. April werden von den Dozierenden mitgeteilt.

Patrick Jenny: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2016

NameHerr Prof. Dr. Patrick Jenny
LehrgebietNumerische Strömungsberechnung und Mehrskalenmodellierung
Adresse
Institut für Fluiddynamik
ETH Zürich, ML H 32
Sonneggstrasse 3
8092 Zürich
SWITZERLAND
Telefon+41 44 632 69 87
E-Mailjenny@ifd.mavt.ethz.ch
DepartementMaschinenbau und Verfahrenstechnik
BeziehungOrdentlicher Professor

NummerTitelECTSUmfangDozierende
151-0044-10LIngenieur-Tool IV/V: Computational Fluid Dynamics (CFD) mit OpenFoam Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Maximale Teilnehmerzahl: 40

Es darf nur ein Ingenieur-Tool-Kurs pro Semester belegt werden. Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
0.4 KP1KP. Jenny
KurzbeschreibungKennenlernen der Opensource Simulations Software OpenFOAM als Anwender, d.h. um klassische CFD Studien durchzuführen.
LernzielKennenlernen der Opensource Simulations Software OpenFOAM als Anwender, d.h. um klassische CFD Studien durchzuführen.
InhaltOpenFOAM ist ein frei verfügbares (0 CHF) aber trotzdem sehr professionelles Simulations-Sofwarepaket, das aus einer C++ Bibliothek, vielen verschiedenen Applikationen und etlichen zusätzlichen Werkzeugen besteht. Obwohl die meisten existierenden Applikationen Strömungslöser unterschiedlicher Art sind, kann OpenFOAM für viele andere Gebiete verwendet werden.

Die meisten Benutzer verwenden die Applikationen als reine Anwender. Eine besondere Stärke von OpenFOAM ist aber, dass auf relativ kompakte und elegante Weise eigene Anwendungen und sogar Erweiterungen der Biblithek entwickelt werden können.
Literaturhttp://foam.sourceforge.net/doc/Guides-a4/UserGuide.pdf
Voraussetzungen / BesonderesC++ Kenntnisse oder mindestens gute Programmiererfahrung in anderen Sprachen ist von grossem Vorteil.
151-0111-00LResearch Seminar in Fluid Dynamics
Internes Forschungsseminar für Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter des IFD.
0 KP2SP. Jenny, T. Rösgen
KurzbeschreibungCurrent research projects at the Institute of Fluid Dynamics are presented and discussed.
LernzielExchange on current internal research projects. Training of presentation skills.
InhaltCurrent research projects in Fluid Dynamics
Skriptno
Literaturno
151-0208-00LBerechnungsmethoden der Energie- und Verfahrenstechnik4 KP2V + 2UP. Jenny
KurzbeschreibungEs werden numerische Methoden für Berechnungsaufgaben der Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik dargestellt und an einfachen Beispielen auf dem Rechner geübt.
Inhalt: Problemlösungsprozess, physikalische und mathematische Modelle, Grundgleichungen, Diskretisierungsverfahren, numerische Lösung der Advektionsgleichung, Diffusionsgleichung und Poisson-Gleichung, turbulente Strömungen.
LernzielKenntnisse und praktische Erfahrungen mit der Anwendung der wichtigsten Diskretisierungs- und Lösungsverfahren für Berechnungsaufgaben der Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik
InhaltAufbauend auf den Lehrveranstaltungen über Fluiddynamik, Thermodynamik, Computational Methods for Engineering Application I (empfehlenswertes Wahlfach, 4. Semester) und Informatik (Programmieren) werden numerische Methoden für Berechnungsaufgaben der Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik dargestellt und an einfachen Beispielen geübt.

1. Einleitung
Uebersicht, Anwendungen
Problemlösungsprozess, Fehler
2. Rekapitulation der Grundgleichungen
Formulierung, Anfangs- und Randbedingungen
3. Numerische Diskretisierungsverfahren
Finite-Differenzen- und Finite-Volumen-Verfahren
Grundbegriffe: Konsistenz, Stabilität, Konvergenz
4. Lösung der grundlegenden Gleichungstypen
Wärmeleitungs/Diffusionsgleichung (parabolisch)
Poisson-Gleichung (elliptisch)
Advektionsgleichung/Wellengleichung (hyperbolisch)
und Advektions-Diffusions-Gleichung
5. Berechnung inkompressibler Strömungen
6. Berechnung turbulenter Strömungen
SkriptEin Skript steht zur Verfügung
Literaturwird zu Beginn der Vorlesung mitgeteilt
Voraussetzungen / BesonderesUebungen:
Es werden theoretische und praktische (Programmier-)Aufgaben mit Anwendungen aus Fluiddynamik, Energie- und Verfahrenstechnik gestellt. Eine aktive Teilnahme ist unerlässlich.
Grundkenntnisse in Matlab sind von Vorteil.
151-0212-00LAdvanced CFD Methods4 KP2V + 1UP. Jenny, D. Lakehal
KurzbeschreibungFundamental and advanced numerical methods used in commercial and open-source CFD codes will be explained. Topics include incompressible and compressible Navier-Stokes solvers, gridding, immersed boundary methods, source terms, front tracking, flow coupled with heat and mass transfer and multi-phase flow with phase change. For some of the exercises a commercial CFD code will be employed.
LernzielKnowing what's behind a state-of-the-art CFD code is not only important for developers, but also for users in order to achieve meaningful and accurate numerical results. To acquire this knowledge is the main goal of this course, which consists of two parts.

Part 1 deals with established numerical methods to solve the incompressible and compressible Navier-Stokes equations, whereas the focus lies on finite volume methods for compressible flow simulations. In that context, first the main theory and then numerical schemes related to hyperbolic conservation laws are explained, whereas not only examples from fluid mechanics, but also simpler, yet illustrative ones are considered (e.g. Burgers and traffic flow equations).

In Part 2, some advanced CFD topics are covered with strong emphasis on hands-on experience with a commercial CFD solver. Topics include, gridding, immersed boundary methods, source terms, Lagrangian and Eulerian front tracking, flow coupled with heat and mass transfer and multi-phase flow with phase change.
InhaltFundamental Topics
- Finite-difference vs. finite-element vs. finite-volume methods
- Basic approach to simulate incompressible flows
- Brief introduction to turbulence modeling
- Theory and numerical methods for compressible flow simulations

Advanced Topics
- Gridding
- Immersed boundary methods
- Source terms
- Lagrangian and Eulerian front tracking
- Flow with heat and mass transfer
- Multi-phase flow with phase change
SkriptPart of the course is based on the referenced books. In addition, we hand out a manuscript and slides, which contain not all the course material, however.
Literatur"Computational Fluid Dynamics" by H. K. Versteeg and W. Malalasekera.
"Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems" by R. J. Leveque.
Voraussetzungen / BesonderesBasic knowledge in
- fluid dynamics
- numerical mathematics
- programming (programming language is not important)
151-0980-00LBiofluiddynamics4 KP2V + 1UD. Obrist, P. Jenny
KurzbeschreibungIntroduction to the fluid dynamics of the human body and the modeling of physiological flow processes (biomedical fluid dynamics).
LernzielA basic understanding of fluid dynamical processes in the human body. Knowledge of the basic concepts of fluid dynamics and the ability to apply these concepts appropriately.
InhaltThis lecture is an introduction to the fluid dynamics of the human body (biomedical fluid dynamics). For selected topics of human physiology, we introduce fundamental concepts of fluid dynamics (e.g., creeping flow, incompressible flow, flow in porous media, flow with particles, fluid-structure interaction) and use them to model physiological flow processes. The list of studied topics includes the cardiovascular system and related diseases, blood rheology, microcirculation, respiratory fluid dynamics and fluid dynamics of the inner ear.
SkriptLecture notes are provided electronically.
LiteraturA list of books on selected topics of biofluiddynamics can be found on the course web page.
151-1053-00LThermo- and Fluid Dynamics Information 0 KP2KP. Jenny, R. S. Abhari, K. Boulouchos, P. Koumoutsakos, C. Müller, H. G. Park, D. Poulikakos, H.‑M. Prasser, T. Rösgen, A. Steinfeld
KurzbeschreibungCurrent advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers.

The talks are public and open also for interested students.
LernzielKnowledge of advanced research in the areas of thermo- and fluid dynamics
InhaltCurrent advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers.
401-5950-00LSeminar in Fluid Dynamics for CSE Belegung eingeschränkt - Details anzeigen 4 KP2SP. Jenny, T. Rösgen
KurzbeschreibungEnlarged knowledge and practical abilities in fundamentals and applications of Computational Fluid Dynamics
LernzielEnlarged knowledge and practical abilities in fundamentals and applications of Computational Fluid Dynamics
Voraussetzungen / BesonderesContact Prof. P. Jenny or Prof. T. Rösgen before the beginning of the semester