AU kursuskatalog arkiv

CFD in architectural engineering (AECFD1U01) (Q4) ( forår 2011 - 5 ECTS )

Rammer for udbud

• Uddannelsessprog: dansk
• Niveau: Kandidatniveau, Byggeri
• Semester/kvarter: Q4
• Timer per uge: 12
• Deltagerbegrænsning: Ingen
• Undervisningssted: Århus
• Hovedområde: Ingeniørhøjskolen
• Udbud ID: 29867

Formål

Krav til bygningers form og funktion ændrer sig i dag hastigt i takt med moderne bymiljøudvikling og nydefinerede anvendelsesformer. Eksterne og interne omgivelser påvirkes undertiden i så væsentlig grad af byggeriet, at det kan være nødvendigt at afdække disse ved anvendelse af CFD.

• Højhuse i bynære områder skaber nye mikroklima og opleves under tiden som ændrede vindforhold pga. termik og tunnelvirkning i gadebilledet. Nye designmetoder giver mulighed for utraditionelle bygningsformer, og kombinationen af ændrede vindforhold og bygningsformer har skabt et behov for mere detaljerede beregninger af bygningens eksterne klima og trykpåvirkning på bygningen. Flere steder kræver offentlige forvaltninger disse bymiljøer undersøgt ved CFD.
• Vindpåvirkede konstruktioner påvirkes af dynamisk vindlast, der kan være vanskelige at bestemme uden CFD. Særligt kritisk er slanke konstruktioner som brofag etc., der skal/kan undersøges for instabilitet (resonans) ved CFD.

Bygningens indeklima kan i en designfase være vanskeligt af forudsige. Tilblivelsen af f.eks. store atriers interaktion med tilknyttede bygningsafsnit, der naturlig ventileres, kræver beregningsværktøjer, der kan forudsige bygningens energistrømme og indeklima. Her er CFD et velegnet værktøj.

Indhold

Navier Stokes ligninger, knudepunkter og net, kontrolvolumen metoden, Taylor-serier, implicit og eksplicit formulering, Matriceløsninger og iterationsløsninger, Scaraboughs kriterium, konvergens og residualer, relaxation, numerisk løsning af varmestråling, Lagrange beskrivelse og Euler beskrivelse, Direct Numerical Simulation/Large Eddy Simulation/ Reynolds Averaged Navier Stokes ligninger, Prandtls blandingslængdeteori, k-e model.

Faglige forudsætninger

Diplomingeniøruddannelse

Byggeri

Underviser

Niels Uhre Christensen

Undervisnings- og arbejdsform

Kurset lægger op til primært at kunne anvende CFD-software. Derfor er studerende i store dele af kurset aktiv med at opbygge modeller i CFD-softwaren. Disse aktiverende forløb understøttes af teorilektioner, der sigter på at indføre den studerende i gængse strømningsteorier samt definitioner og termer, der knytter sig til disciplinen CFD.

Fordelingen mellem teori og studieaktiverende modelleringsopgaver er ca. 40%/60%.

Dansk/Engelsk

Litteratur

• Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corporation, 1980. ISBN 0070487405.
• Tannehill J.C., Anderson D.A., Pletcher R. H. Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer. Second Edition. Taylor& Francis. ISBN 1-56032-046-x.
• Nielsen P. V. The selection of Turbulent Models For prediction of Room Flow. Aalborg Universitet, Institut for Bygningsteknik, August 1998. ISSN 1395-7953 R9828.
• Grundlæggende klimateknik og bygningsfysik. Aalborg Universitet, Institut for bygningsteknik, december 1997. ISSN 1395-8232 U9714.
• Christensen N. U. Opstilling af Stationære Varmebalancer. Ingeniørhøjskolen i Århus, Anlægs- og bygningsdesign. August 2007.
• Supporting notes to CFD-software.

Nærmere information om litteraturanskaffelse orienteres på CampusNet inden kursusstart.

Udbyder

Ingeniørhøjskolen i Århus

Indgår i følgende studieordninger

Civilingeniøruddannelsen i Byggeri

Tilmelding til undervisning

Undervisningstilmelding via https://mit.au.dk/

Læringsmål

Ved kursets afslutning forventes den studerende inden for kursets enkelte emneområde og på tværs af enkeltområderne

• At kunne danne anvendelige CFD modeller i en kommerciel CFD applikation. Det er ikke kursets mål at tilegne sig færdigheder i udvikling og kodning af CFD algoritmer.
• At kunne producere/præsentere CFD resultater til byggeteknisk anvendelse.
• At kritisk kunne vurdere/forbedre CFD modellerne i forhold til et forventet udfald.
• At kunne redegøre/argumentere for systematikken i opbygningen af en CFD-model.

At kunne anvise metoder til kalibrering af CFD modeller.

Bedømmelse

Mundtlig eksamen. Der gennemføres en ca. 25 min. samtale, hvorunder der spørges med henblik på vurdering af den studerendes tilegnelse af læringsmålene. Samtalen tager udgangspunkt i mindre opgaveformulering stillet, løst og afleveret uger inden eksaminationen. Præstationen bedømmes efter 7-trinsskalaen (ekstern censur).