Modulbeschreibung
Scientific Computing
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Lösung von partiellen Differentialgleichungen der Wärme- und Strömungslehre mit Comsol Multiphysics legt das Fundament zum Verständnis des Thermomanagements mechatronischer Systeme, die oft auf engstem Raum agieren. Die Simulation ermöglicht die Identifikation kritischer Hotspots und thermischer Lastgrenzen, wodurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Aktoren und Sensoren erhöht werden kann. Digitale Modelle bilden die Grundlage für die Optimierung moderner mechatronischer Hochleistungssysteme.
Die Studierenden
- verstehen partielle Differentialgleichungen (PDE) als mathematisches Werkzeug zur Beschreibung realer Vorgänge.
- verstehen die Herleitung ausgewählter PDEs zu physikalischen Phänomenen.
- können reale Aufgaben mit Hilfe von PDE modellieren.
- setzen das Programm Comsol Multiphysics zur Lösung realer Aufgaben ein.
- können die Qualität der Lösung bewerten.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Vorausgesetzte Module:
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Ebenfalls vorausgesetzt sind die beiden Module Elektrotechnik & Lineare Algebra 1 sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra 2.
Modultyp:
Bemerkungen:
Das Modul findet im Herbstsemester statt und es wird online durchgeführt.
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase wird ein Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- verstehen partielle Differentialgleichungen (PDE) als mathematisches Werkzeug zur Beschreibung realer Vorgänge.
- verstehen die Herleitung ausgewählter PDEs zu physikalischen Phänomenen.
- können reale Aufgaben mit Hilfe von PDE modellieren.
- setzen das Programm Comsol Multiphysics zur Lösung realer Aufgaben ein.
- können die Qualität der Lösung bewerten.
Modul- und Lerninhalt:
- Einführung in partielle Differentialgleichungen (PDE) durch Herleitung der Wärmeleitungsgleichung
- Modellierung physikalischer Phänomene mit PDE und Anwendung verschiedener Typen von Randbedingungen
- Lösen von PDE-Modellen mit der Methode der finiten Elemente.
- Einführung in das Programm Comsol Multiphysics.
Lehr- und Lernmethoden:
Unterrichtsgespräch im Klassenverband, Selbststudium (Übungsaufgaben, Vor- und Nachbereitung der Fachinhalte, Bearbeitung von kleineren Projektarbeiten)