Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Numerische Simulation

Vorlesung und Tutorium B.Sc. von Herrn Prof. C.-D. Munz

Das zentrale Thema der Vorlesung ist im ersten Teil die numerische Behandlung von Anfangs- und Randwertprobleme für gewöhnliche Differenzialgleichungen. Die behandelten numerischen Methoden für Anfangswertprobleme umfassen Einschritt-, Mehrschritt und Extrapolations- Verfahren mit Berücksichtigung von Schrittweitensteuerung, Adaptivität und Fehlerschätzer, Stabilität, Konsistenz und Konvergenz. Für Randwertprobleme werden Schieß-Verfahren, Differenzen-Verfahren und die Methode der finiten Elemente vorgestellt. Als Hilfsmittel werden numerische Integration, Interpolation und Approximation, Lösung von linearen und nichtlinearen Gleichungssystemen dort behandelt, wo sie gebraucht werden. Dieser erste Teil wird fortgeführt zur numerischen Approximation von partiellen Differenzialgleichungen. Behandelt werden alle drei Typen von partiellen Dgln: elliptische, parabolische und hyperbolische. Es werden Differenzen-, Finite-Volumenund Finite-Elemente-Verfahren besprochen und exemplarisch auf die kanonischen Vertreter der drei Typen von partiellen Dgln 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.

  • Die Studierenden kennen grundlegende Techniken der numerischen Approximation für gewöhnliche Differenzialgleichungen und können numerische Verfahren in Algorithmen umsetzen und einfache Rechenprogramme schreiben.
  • Die Studierenden können die Qualität der erzielten Ergebnisse bewerten.
  • Die Studierenden besitzen einen Überblick über die numerischen Verfahren, die in Rechenprogrammen für Probleme der Luft- und Raumfahrttechnik benutzt werden und kennen deren Eigenschaften.
  • Die Studierenden sind in der Lage, die numerischen Ergebnisse eines Rechenprogramms hinsichtlich Qualität und Genauigkeit zu beurteilen.

Es werden 3 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.

Sie können die Gruppen oder auch einzelne Termine untereinander tauschen. Dazu suchen Sie sich selbstständig einen Tauschpartner in einer anderen Gruppe, z.B. über die Mail-Funktion im ILIAS.

Falls Sie krankheitsbedingt nicht an einem Tutorium teilnehmen können, besuchen Sie bitte ebenfalls eine andere Gruppe. Sollte das nicht möglich sein, lassen Sie den Betreuern der Vorlesung ein entsprechendes Attest zukommen."

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.
Die Bearbeitung und Abgabe erfolgt über ILIAS.

Die Abgaben werden mit jeweils max. 10 Punkten bewertet. 

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.

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

Falls Sie an einer Teilprüfung zum Modul numerische Simulation krankheitsbedingt nicht teilnehmen können, melden Sie sich schnellstmöglich mit einem Attest bei den Betreuern der Vorlesung. Wir teilen Ihnen dann den Termin zur mündlichen Nachprüfung mit.

Bitte melden Sie sich nicht beim Prüfungsamt krank

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!

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.

Alte Prüfungen siehe ILIAS!

Kontakt

Bei Fragen und Anregungen einfach eine Mail an
numSim[at]iag.uni-stuttgart.de schicken.

                                                    

Prof. Dr. rer. nat. Claus-Dieter Munz

Dieses Bild zeigt  Claus-Dieter Munz
Prof. Dr. rer. nat.

Claus-Dieter Munz

Stellvertretender Direktor / Leiter Numerische Methoden

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