Practical Lab SS 19 Programmierpraktikum Numerische Algorithmen
Strömungssimulation
Hintergrund des Praktikums
Ein Schwerpunkt in der natur- und ingenieurswissenschaftlichen Forschung ist die Analyse der strömungsdynamischen Phänomene von Flüssigkeiten und Gasen. Zur Modellierung dienen hierbei die Navier-Stokes- und die Euler Gleichungen. Da diese partiellen Differentialgleichungen meist stark nichtlinear und nichtlokal sind, ist es bis heute nicht gelungen, ein umfassendes Verständnis dieser Vorgänge mit rein analytischen Methoden zu erlangen. Als Schlüsseltechnologie hat sich die numerische Simulation entwickelt, die aufgrund der rapiden Entwicklung von Hochleistungsrechnern (Parallel-Cluster), zusammen mit dem Einsatz effizienter numerischer Algorithmen, eine immer realistischere Berechnung von komplexen dreidimensionalen und zeitabhängigen Vorgängen ermöglicht.
Inhalt des Praktikums
In diesem Praktikum werden sowohl die mathematischen Grundlagen als auch deren effiziente numerische Umsetzung auf einen Computer vermittelt. Das Praktikum ist in mehrere Übungsblätter aufgeteilt, für die jeweils ein bis zwei Wochen Bearbeitungszeit zur Verfügung stehen. Jedes Blatt wird zunächst in einer zweistündigen Einführung vorgestellt. In der jeweils darauf folgenden Woche werden in einer Nachbesprechung aufgetretene Probleme und weitere Programmierdetails besprochen. Die Bearbeitung der Aufgaben ist selbstständig alleine oder in einer kleinen Gruppe am Rechner auszuführen. Je nach technischen Kenntnissen beträgt die benötigte Zeit etwa 6 Stunden pro Woche.