CAS Computational Fluid Dynamics

Das CAS Computational Fluid Dynamics ist in drei Module unterteilt. Sie erhalten für das CAS Computational Fluid Dynamics 15 ETCS Kreditpunkte. Dies entspricht 144 Lektionen Unterricht. Zusätzlich verwenden Sie 150 Lernstunden für die Vor- und Nachbereitung der Lektionen und Prüfungen und rund 90 Stunden für die Projektarbeit. 

Inhaltlicher Aufbau Ihrer Weiterbildung

Wer den Simulationsprozess beherrschen will, wird erkennen, dass Strömungssimulation weit mehr ist als die Bedienung von Simulationssoftware. Die physikalischen Gesetze und Modelle, auf denen die Software aufbaut, müssen vertraut sein. Zudem muss verstanden werden, wie diese Gesetze mittels numerischer Methoden durch den Computer angewendet werden können. Nur so können Fehlerquellen im Prozess richtig erkannt und die Qualität der Simulationsresultate sichergestellt werden.

Ihr Studium setzt sich aus den drei Modulen «CFD in Practice», «Fluid Dynamics and Heat Transfer» und «Mathematics and Computational Methods» zusammen. Die Inhalte der Module greifen für ein ganzheitliches Verständnis ineinander. Die Module sind auch einzeln buchbar.

Modul A: CFD in practice

Best Practice in CFD

Die erfolgreiche Anwendung von Strömungssimulationen auf konkrete Fragestellungen aus der Praxis erfordert Erfahrung. Unsere Dozierenden vermitteln Ihnen in kompakter Form Best Practices für CFD Simulationen:

• Simulationsprozess: Modellbildung, Vernetzung, Validierung
• Typische Fehlerquellen
• Verfügbare CFD-Software (wie z.B. ANSYS CFX, ANSYS Fluent, OpenFOAM,  etc.)
• Success Stories aus der Praxis

CFD Projekt

Wenden Sie Ihr erlerntes Wissen zu Strömungssimulationen direkt an. Sie bringen eine strömungstechnische Problemstellung aus Ihrem Berufsumfeld und bearbeiten diese im Rahmen einer Projektarbeit mittels CFD-Simulationen. Sie werden von einem Dozierenden durch den Simulationsprozess geführt und betreut:

• Definition der Problemstellung
• Modellbildung und Simulation in einer CFD-Software Ihrer Wahl (wir stellen Ihnen ANSYS CFX zur Verfügung, idealerweise arbeiten Sie jedoch mit der Software, welche Ihnen in Ihrem Unternehmen zur Verfügung steht, wie z.B. ANSYS Fluent, ANSYS CFX, OpenFOAM, etc.)
• Validierung, Auswertung, Interpretation und Präsentation der Ergebnisse

Lernziele

• Sie können die Möglichkeiten, Fehlerquellen und Limitationen von CFD-Simulationen einschätzen und die Qualität von CFD-Simulationen beurteilen
• Sie können CFD-Simulationen auf eine Problemstellung aus der Praxis anwenden
• Sie können den Wert der erarbeiteten Resultate hinsichtlich der Lösung Ihrer Problemstellung beurteilen und präsentieren

Modul B: Fluid Dynamics, Heat Transfer and Turbulence Modeling

Fluid Dynamics

Strömungen folgen den Gesetzen der Fluiddynamik. Sie lernen diese Gesetze kennen und erfassen deren Komplexität. Sie erkennen zudem den Einfluss von Grenzschichten, Turbulenz und Kompressibilität:

• Strömungsbegriffe und Dimensionsanalyse
• Erhaltungsgleichungen: Navier-Stokes-Gleichungen
• Grenzschichten Wirbelströmungen, Turbulenz, Kompressibilität

Heat Transfer

In vielen strömungstechnischen Anwendungen spielen thermodynamische Vorgänge eine entscheidende Rolle. Sie lernen verschiedene Modelle zur Simulation von thermo- und fluiddynamischer Problemstellungen kennen:

• Wärmeleitung, Wärmeübergang, Conjugate Heat Transfer
• Konvektion
• Strahlung, Strahlungsmodelle

Turbulence Modelling

Turbulenzen sind kleinskalige Wirbelstrukturen in einer Strömung. Sie lernen, wie Turbulenzen die Strömung beeinflussen und erkennen, weshalb die Turbulenzmodellierung auch heute noch eine grosse Herausforderung ist.

• Charakteristik turbulenter Strömungen
• Statistische Beschreibung der Turbulenz, RANS-Gleichungen
• Turbulenzmodellierung: Verfügbare Modelle, Vor- und Nachteile

Lernziele

• Sie kennen die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Strömungen
• Sie verstehen den Einfluss thermischer Energie auf Strömungen
• Sie erkennen die Herausforderung der Turbulenzmodellierung und wissen die verfügbaren Turbulenzmodelle korrekt einzusetzen

Modul C: Mathematics and Computational Methods

Die Strömungssimulation basiert auf der numerischen Lösung von partiellen Differentialgleichungen. In diesem Kurs erarbeiten Sie sich die mathematischen Konzepte zum Verständnis dieser partiellen Differentialgleichungen. Sie lernen numerische Verfahren zur Lösung von solchen Gleichungen auf dem Computer kennen.

• Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen
• Partielle Differentialgleichungen: Klassifizierung und wichtige Beispiele
• Numerische Lösung von Gleichungssystemen
• Numerische Lösung von Differentialgleichungen
• Finite Differenzen Methode und Finite Volumen Methode

Lernziele

• Sie kennen die mathematischen Grundlagen zur Formulierung von Strömungsgesetzen
• Sie kennen numerische Verfahren zur Lösung von Strömungsgesetzen

Mit «Hands on» Lernformen zum Erfolg

Jeder Mensch lernt unterschiedlich. An der OST - Ostschweizer Fachhochschule achten wir deshalb auf einen ausgewogenen Lern-Mix:

• Vorlesungen und Referate: Vermittlung von Wissen mit starkem Praxisbezug
• Übungen und Praxisbeispiele: Anwendung und Vertiefung von Wissen
• Betreute Projektarbeit: CFD-Analyse für die Fragestellung aus der eigenen Berufspraxis mit Unterstützung durch die Dozierenden
• Gastreferate und Fachinputs
• Selbststudium

Ihr Wissen aus dem Kurs vertiefen Sie selbständig in der Gruppe oder im Einzelstudium.

Zielgruppe

• Ingenieurinnen und Ingenieure, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die in ihrer Berufspraxis strömungstechnische Fragestellungen mittels Simulationen (Computational Fluid Dynamics CFD) bearbeiten oder dies in Zukunft tun möchten.
• Sie arbeiten in einem Betrieb, der strömungstechnische Fragestellungen bearbeitet oder bearbeiten will.
• Sie interessieren sich für eine Fach- oder Führungskarriere im Bereich Produktentwicklung.

Zulassung

Sie haben einen Hochschulabschluss (B.Sc., M.Sc., Diplom) in Ingenieur- oder Naturwissenschaften und verfügen über eine mindestens einjährige Berufserfahrung.

Sie bringen eine andere Vorbildung mit? Falls Sie die Aufnahmebedingungen nicht erfüllen, jedoch eine adäquate Berufserfahrung im Bereich des Themengebiets vorweisen können, ist eine Aufnahme «sur Dossier» möglich. Gerne führen wir ein persönliches Gespräch. Bitte wenden Sie sich an die Kursleitung, rj-cas-cfd@ost.ch.

Sie benötigen Grundkenntnisse auf Bachelor-Niveau im Bereich Mathematik, Thermo- und Fluiddynamik. Eine erste Erfahrung in der Bedienung von Simulationssoftware ist von Vorteil. Wir beraten Sie gerne individuell zu den erwarteten Vorkenntnisse.

Vorkurs ANSYS CFX

Interessieren Sie sich für den CAS Computational Fluid Dynamics (CFD), konnten jedoch bisher noch keine Erfahrung im Umgang mit ANSYS CFX sammeln? Als geeignete Vorbereitung für das CAS CFD-Modul 'Best Practice in CFD', bei dem ANSYS CFX im Unterricht Anwendung findet, bietet die OST am Standort Rapperswil einen halbtägigen Vorkurs an. Innerhalb des Vorkurses werden die ersten Schritte in der Handhabung von ANSYS CFX erläutert, was Software-Einsteigenden die Programmbedienung erleichtert. Der Vorkurs findet unter Leitung von Boris Meier statt (Leiter Modul A 'Best practice in CFD').

Der Vorkurs CFD ist ein Zusatzangebot und ist nicht im CAS Computational Fluid Dynamics inbegriffen.

Datum: Am Nachmittag vor dem Kursstart (Mindestteilnehmerzahl: 4)
Zeit: 13:10 bis 18:55 Uhr
Ort: OST – Ostschweizer Fachhochschule, Standort Rapperswil
Kurskosten: CHF 340