Patrick Jenny: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017

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
151-0111-00LResearch 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 und der 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
KurzbeschreibungFundamental and advanced numerical methods used in commercial and open-source CFD codes will be explained. The main focus is on numerical methods for conservation laws with discontinuities, which is relevant for trans- and hypersonic gas dynamics problems, but also CFD of incompressible flows and the principles of Lattice Boltzmann and particle vortex methods are explained.
LernzielKnowing what's behind a state-of-the-art CFD code is not only important for developers, but also for users in order to choose the right methods and to achieve meaningful and accurate numerical results. Acquiring this knowledge is the main goal of this course.

Established numerical methods to solve the incompressible and compressible Navier-Stokes equations are explained, 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 addition, two less commonly used yet powerful alternative approaches, i.e., the Lattice Boltzmann method and particle vortex methods, are briefly introduced.

For most exercises a C++ code will have to be modified and applied.
Inhalt- 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
- Lattice Boltzmann method
- Particle vortex methods
SkriptPart of the course is based on the referenced books. In addition, the participants receive a manuscript and the slides.
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, but C++ is of advantage)
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, C. Müller, H. G. Park, 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