IAG - Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Abteilung Numerische Methoden der Strömungsmechanik

Numerische Simulation, Teil B (Num. Behandlung partieller DGL)

Aus Numerik

Aktuelles:
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Inhaltsverzeichnis

Inhalt

Diese Vorlesung erweitert die Kenntnisse in der Numerik auf die Approximation von partiellen Differenzialgleichungen und deren Umsetzung in Rechenprogramme. Behandelt werden alle drei Typen von partiellen Differenzialgleichungen: elliptische, parabolische und hyperbolische. Es werden Differenzen-, Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Verfahren besprochen und exemplarisch auf die kanonischen Vertreter der drei Typen von partiellen Differenzialgleichungen angewandt. Als Hilfsmittel wird die iterative Lösung von schwach besetzten linearen Gleichungssystemen besprochen. Die Umsetzung der Verfahren in Rechenprogramme wird exemplarisch an einfachen Beispielen aus den Anwendungen ausgeführt.

Im Rahmen von Übungsaufgaben werden diese Verfahren dann von den Studierenden mit Unterstützung und Anleitung in Tutorien programmiert.

Lernziele

Die Studierenden kennen grundlegende Techniken der numerischen Approximation für partielle Differenzialgleichungen und können numerische Verfahren in Algorithmen umsetzen und einfache Rechenprogramme schreiben. Die Studierenden können die Qualität der erzielten Ergebnisse bewerten.


Literatur

C.-D. Munz, T. Westermann: Numerische Behandlung gewöhnlicher und partieller Differenzialgleichungen, 3. Auflage, Springer 2012, E-Book

Dozenten

  • Prof. Dr. C.-D. Munz
  • Dipl.-Ing. D. Flad, (Tutorien), Dipl.-Ing. H. Frank (Tutorien), Dipl.-Math. M. Sonntag (Tutorien)

Termine WS 2012/13

Die Lehrveranstaltung wird jedes Wintersemester angeboten. Termine WS2013/14


Vorlesungsfolien / Skript


Übungen

Vorlesungsaufzeichnungen

Die Vorlesungsaufzeichnungen stehen auf dem Streamingserver der Uni Stuttgart zur Verfügung.

Bitte beachten Sie, dass der vom RUS empfohlene Player nicht in der Lage ist, die Aufzeichnungen abzuspielen. Bitte laden Sie Sich die aktuellste Playersoftware vom Hersteller herunter:

Downloadseite des Herstellers


Tutorien

Es werden 2 Tutorien während der Vorlesungszeit angeboten.

Ein aktiver ILIAS-Account ist zur Teilnahme an den Tutorien unbedingt erforderlich. Bitte beachten Sie, dass ILIAS Mails von Dozenten nur an die Studmail-Adresse weiterleitet. Damit Sie eine ILIAS-Mail auch auf Ihren privaten Mail-Account weiterleiten können, müssen Sie die Studmail-Mail an den privaten Mail-Account weiterleiten. Diese Weiterleitung auf Ihre private Mail-Adresse können Sie manuell im Studmail-Account einrichten

Anmeldung

Eine Teilnahme am Tutorium und eine Bewertung der Leistungen sind nur möglich, wenn Sie am Ende des Anmeldezeitraums in genau einer Gruppe angemeldet sind!

Die Anmeldung beginnt unter ILIAS (Numerische Simulation, Teil B ) am Freitag den 18.11.2013 ab 00:00 Uhr (MET). Folgende Termine stehen zur Auswahl:


Für die Teilnahme an den Laptop-Gruppen ist ein persönliches Notebook zwingend notwendig. Sie benötigen außerdem einen eigenen Eduroam-Zugang. Die CIP-Pool Gruppen besitzen dieses Semester eine Kapazität von 40 Personen und die Laptop Gruppen eine Kapazität von 20 Personen.

Damit Sie testen können, ob das ViPLab Web-Applet auf Ihrem Laptop läuft steht ein Testmodul in ILIAS online. Starten Sie das Modul indem Sie es anklicken. Bestätigen Sie diverse Java-Pop-Up's mit yes. Anschließend sollte das Web-Applet laufen. Damit man das Web-Applet starten kann, muss man ggf. mit dem VPN-Client eingeloggt sein.


IAG-Seminarraum

Der IAG-Seminarraum befindet sich am vorderen Ende des IAG-Kellergeschoss. Wenn Sie also am Vordereingang reinkommen und in den Keller gehen, dann laufen Sie direkt in den Seminarraum hinein.

CIP-Pool

Pfaffenwaldring 31 (Luftfahrt 3), Raum 2.222

Gruppen wechseln / Termine mit anderen tauschen

Sie können die Gruppen oder auch einzelne Termine untereinander tauschen. Sprechen Sie einen Terminwechsel rechtzeitig im Vorfeld mit dem betreffenden Tutor/Tutorin ab. Falls Sie unangemeldet zu einem Termin erscheinen, müssen Sie damit rechnen, dass die Gruppe bereits voll belegt ist und der Tutor Ihnen die Teilnahme verweigert. Die Kontaktdaten der Tutoren werden rechtzeitig im ILIAS bekannt gegeben.


1. Tutorium

Aufgabenblätter:

Lösung:

Matlab-Files:

2. Tutorium

Aufgabenblätter:

Lösung:

Matlab-Files:

Abgaben

Nach den Tutorium gibt es jeweils ein Aufgabenblatt zur Bearbeitung und Abgabe, welches bewertet wird und in die Gesamtnote einfließt. Damit eine Abgabe bewertet werden kann, ist eine Teilnahme am Tutorium zwingend erforderlich. Ohne Teilnahme am Tutorium kann die Abgabe nicht gewertet werden!

Die Abgabe erfolgt über ILIAS. Dort können Sie Ihre Lösung hochladen. Es ist möglich, die Aufgabe in Gruppen zu max. 3 Personen zu bearbeiten. Beachten Sie dazu den Hinweis zur Gruppenarbeit weiter unten.

Folgende Dateien gehören in die Abgabe:

  • Eine Datei mit dem Quellcode: Abgabe.m
  • Eine pdf-Datei mit den Diagrammen und den schriftlichen Antworten zu den einzelnen Aufgaben. In dieser Datei befindet sich auch das Struktogramm. Dieses kann am besten eingescannt werden. Plots müssen per Screen-Shot in das pdf eingebunden werden.
  • Geben Sie in jeder Ihrer Datein Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer an.
  • Bei Gruppenarbeit müssen alle Gruppenmitglieder zu Beginn des PDF's aufgelistet werden. Weiterhin muss jedes Gruppenmitglied seine eigene Einreichung in ILIAS machen, andernfalls kann er/sie bei der Bewertung nicht berücksichtigt werden.

Es sind nur die beiden genannten Dateien abzugeben, sollten Ihre Abgabe weitere Dateien enthalten, so werden diese nicht gewertet.

Bewertung

Die Abgaben werden mit jeweils max. 10 Punkten bewertet.

Programmieren

Im Rahmen der Tutorien wird das MATLAB-ähnliche ViPLab Web-Applet verwendet. Eine Installation von MATLAB ist hierbei nicht erforderlich, da es sich um eine komplett Browser-Basierte Anwendung handelt, welche mit den meisten Browsern (Firefox, IE, etc.) gestartet werden kann. Eventuell muss eine aktuelle Version von Java installiert werden, um das Applet im Browser starten zu können.

Weitere Informationen (FAQ, Dokumentation) zu ViPLab (Virtuelles Programmierlabor) finden Sie auf der ViPLab Homepage. Eine Support-Seite mit finden Sie im ILIAS unter ViPLab-Support. Da sich ViPLab noch in der Entwicklung befindet, sind konstruktive Kritik und Verbesserungsvorschläge durchaus erwünscht!

Hilfe rund um MATLAB gibt es im Matlab Manual.


Prüfung

Bitte beachten Sie die Regelung zur Prüfung im Modul Numerische Simulation .

Während des Semesters werden 2 lehrveranstaltungsbegleitende, schriftliche, benotete Prüfungen, welche jeweils 60 Minuten Länge haben, stattfinden.

Prüfungstermine:

  • 1. Prüfung: Fr 13.12.2013, Beginn: 16:00 Uhr, Hörsäle: 9.01, 47.01, 47.02, 47.03
  • 2. Prüfung: Di 04.02.2014, Beginn: 17:45 Uhr, Hörsäle: 7.02, 7.03, 38.01, 38.04, 9.01


Krankheitsfall

Falls Sie an einer Teilprüfung zum Modul Numerische Simulation krankheitsbedingt nicht teilnehmen können, geben Sie sobald als möglich ein Attest über das Prüfungsdatum im Sekretariat des IAGs ab. Wir teilen Ihnen dann den Termin der mündlichen Prüfung in Bälde mit.
Bitte melden Sie sich nicht beim Prüfungsamt krank!

Struktur

Die Prüfung besteht aus einem Fragenteil (multiple-choice) und einem Aufgabenteil mit zwei Aufgaben.

Aus gegebenem Anlass ein paar Hinweise zu den Multiple-Choice-Aufgaben:

  • Pro Frage sind 3 oder 4 Antworten vorgegeben.
  • Von diesen ist genau eine richtig.
  • Es gibt die für diese Frage vorgesehene Punktzahl genau dann, wenn ausschließlich die richtige Antwort ausgewählt wurde. Andernfalls gibt es 0 Punkte für diese Frage. Ein Punktabzug erfolgt nicht. D.h. die Frage nicht zu beantworten ist nicht besser als eine falsche Antwort!

Hilfsmittel

Die Hilfsmittel sind sowohl im Fragen- als auch im Aufgabenteil zugelassen.

Zugelassene Hilfsmittel sind das Buch zur Vorlesung (kostenlos erhältlich als EBook über die Webseite der Unibibliothek), das Skript zur Vorlesung sowie beliebige andere Numerikbücher. Diese dürfen als solches erkennbare Notizen enthalten. Eigenhändige Aufzeichnungen, vor allem von komplett gelösten Aufgaben (z.B. Übungsmitschriebe) sowie selbst erstellte Formelsammlungen oder Zusammenfassungen - sowohl handschriftlich als auch maschinell - sind nicht zugelassen.


Bachelor-Arbeiten

Hier finden Sie Informationen zu Bachelor/Master Arbeiten

Informationen für Diplom-Studenten

  • Es werden keine gesonderte Vorlesungen, Übungen und Klausuren für die Diplomprüfungsleistung mehr angeboten.
  • Wenn Sie die Prüfungsleistung noch absolvieren müssen, erfolgt dies über die Veranstaltung "Numerische Simulation, Teil B" im Wintersemester.
  • Dazu sind folgende Schritte nötig:
  1. Anmeldung in der entsprechenden ILIAS-Gruppe (Wichtig, weil auf diesem Weg Informationen an die Studierenden verschickt werden.)
  2. Ggf. Teilnahme an den Tutorien
  3. Anmeldung beim Prüfungsamt in dem Wintersemester, in dem Sie die Klausuren schreiben möchten
  • Wenn Sie die Prüfungsleistung bestehen und Ihr Vordiplom bestanden haben, melden wir dies direkt ans Prüfungsamt.
  • Wenn Sie die Prüfungsleistung bestehen und Ihr Vordiplom noch nicht bestanden haben, werden wir einen Schein ausstellen, so dass die Leistung später eingetragen werden kann.

Alte Prüfungen (Bachelor)

1.Klausur WS2011/12

Musterlösung 1.Klausur WS2011/12

2.Klausur WS2011/12

Musterlösung 2.Klausur WS2011/12