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Numerische Strömungssimulation in der Hydrodynamik

Grundlagen und Methoden

  • Book
  • © 2011

Overview

Authors:
  1. Helmut Martin

    1. Freital, Germany

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  • Einstieg in die numerische Strömungssimulation im Bau- und Wasserwesen
  • Schnelles Verstehen durch zahlreiche Zwischenschritte
  • Programmierte Beispiele zum Verständnis und zur Abwandlung für analoge Probleme
  • Vorbereitung für die Anwendung kommerzieller Softwarelösungen
  • Includes supplementary material: sn.pub/extras

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Table of contents (10 chapters)

  1. Front Matter

    Pages i-xii
    Download chapter PDF

  2. Grundlagen und Grundgleichungen der Strömungsmechanik

    1. Front Matter

      Pages 1-1
      Download chapter PDF

  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
      Download chapter PDF

  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
    Download chapter PDF
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Keywords

About this book

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.

Reviews

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)

Authors and Affiliations

  • Freital, Germany

    Helmut Martin

About the author

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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