Numerische Strömungssimulation in der Hydrodynamik

1. Front Matter

   Pages i-xii

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2. Grundlagen und Grundgleichungen der Strömungsmechanik

   1. Front Matter

      Pages 1-1

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3. Grundlagen und Grundgleichungen der Strömungsmechanik

   1. Einführung

      • Helmut Martin

      Pages 3-5

   2. Hydromechanische Grundlagen

      • Helmut Martin

      Pages 7-48

   3. Grundlagen der Turbulenz

      • Helmut Martin

      Pages 49-60

   4. Turbulenzmodelle

      • Helmut Martin

      Pages 61-67

4. Methoden der numerischen Strömungssimulation

   1. Front Matter

      Pages 69-69

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5. Methoden der numerischen Strömungssimulation

   1. Einführung in den Teil II

      • Helmut Martin

      Pages 71-71

   2. Finite-Differenzen-Methode

      • Helmut Martin

      Pages 73-132

   3. Galerkin-Methode

      • Helmut Martin

      Pages 133-139

   4. Finite-Volumen-Methode

      • Helmut Martin

      Pages 141-152

   5. Finite-Element-Methode

      • Helmut Martin

      Pages 153-162

   6. Hinweise zu den Visual C#-Programmen

      • Helmut Martin

      Pages 163-163

6. Back Matter

   Pages 165-183

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Die immer leistungsfähiger werdende Computertechnik hat in den letzten Jahrzehnten auch zu einer grandiosen Entwicklung der Strömungssimulation geführt. Während vor 20 Jahren noch Programme zur Lösung der 3-dimensionalen Eulergleichungen geschrieben wurden, steht heute eine Reihe von erprobten und robusten Programmpaketen zur Verfügung, mit der die auf ein spezielles hydrodynamisches Problem angewandten Erhaltungssätze ausgewertet werden können. Die Entwicklung führt dazu, dass die Berechnungsformeln der Koeffizientenhydraulik nach und nach durch problembezogene und handhabbare numerische Strömungssimulationen verdrängt werden. Nach einem Überblick über die Methoden der numerischen Strömungssimulation werden im Teil 1 Grundlagen und Grundgleichungen der Strömungsmechanik formuliert, während im Teil 2 ausgewählte Methoden, wie die Finite-Element-Methode, das Galerkin-Verfahren, die Finite-Volumen- und Finite-Element-Methode anhand von Beispielen aus der Hydrodynamik erläutert werden. Bei der Darstellung der numerischen Methoden wird keine Vollständigkeit angestrebt, sondern vielmehr versucht, durch eine ausführliche Beschreibung der Zusammenhänge mit vielen Zwischenschritten eine „aufsteigende Wissenslinie“ darzustellen. Dem Buch sind vier lauffähige Programme beigefügt, mit denen Beispiele im Buch gelöst und bearbeitet werden können. Die Programme stehen dem Leser unter "http://extras.springer.com" zur Verfügung.

• Finite-Differenzen-Verfahren
• Finite-Element-Methode
• Finite-Volumen-Methode
• Galerkin-Verfahren
• Strömungssimulation
• partial differential equations
• water quality and water pollution

Aus den Rezensionen:

“… Das Buch eignet sich sehr gut als Einstiegshilfe und zur Unterstützung bei der vertieften Beschäftigung mit der numerischen Modellierung von hydraulischen Problemen, die schwerpunktmäßig ausgewählt wurden. Dem Leser werden die mathematischen Ansätze nahegebracht, die hinter den numerischen Anwendungen der Strömungssimulation in der Hydrodynamik stehen. Der Stoff ist didaktisch sehr gut aufbereitet und beschrieben, weshalb sich das Buch für die systematische Beschäftigung mit der Materie, aber auch zum Nachschlagen sowohl für Praktiker als auch Studierende besonders eignet.“ (Prof. Dr. Reinhard Pohl, in: WasserWirtschaft, 2011, Vol. 101, Issue 12, S. 64)

• Freital, Germany

  Helmut Martin

Professor Dr.-Ing. habil. Helmut Martin studierte Bauingenieurwesen an der TU Dresden, promovierte 1971 zum Dr.-Ing. und habilitierte sich 1983. Von 1965 bis 1974 arbeitete er als wissenschaftlicher Assistent und Oberassistent an der TU Dresden, von 1974 bis 1977 als Koordinierungsingenieur im Tiefbauamt der Stadt Dresden und ab März 1977 wieder als Oberassistent im Bereich Wasserbau der TU Dresden. 1984 erfolgte die Berufung zum Hochschuldozenten für Technische Hydromechanik und 1992 zum Professor für Technische Hydromechanik.

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