دینامیک سیالات محاسباتی MSC

این دوره به منظور بازتاب برنامه های گسترده دینامیک سیال محاسباتی (CFD) طراحی شده است. تقاضای فزاینده ای برای متخصصان CFD با دانش عملی و فنی وجود دارد. این دوره به شما امکان می دهد تا دانش و قدردانی لازم برای یک بنیاد قوی در یک حرفه در این رشته مهندسی هیجان انگیز کسب کنید.

شما یاد می گیرید که روشهای CFD را در طیف گسترده ای از زمینه ها ، از هوافضا ، توربوماشینری ، جریان چند فاز و انتقال حرارت به ریزگردها ، جریان های محیطی و مشکلات تعامل سیال ، درک ، نوشتن و استفاده کنید. با انتخاب از طیف وسیعی از ماژول های تخصصی که روش ها و تکنیک های خاص برنامه را پوشش می دهند ، دوره خود را شخصی سازی کنید.

بررسی اجمالی

• تاریخ شروع اکتبر
• مدت زمان تمام وقت: MSC - یک سال ؛پاره وقت: MSC - تا سه سال
• تحویل ماژول های 40 ٪ ، پروژه تحقیقاتی فردی 40 ٪ ، پروژه گروه 20 ٪
• مدرک دانشگاهی
• نوع مطالعه تمام وقت / پاره وقت
• پردیس پردیس کرانفیلد

برای کیست؟

این دوره به منظور تأمین نیازهای آموزش و پرورش فارغ التحصیلان و مهندسان حرفه ای که به دنبال شروع فعالیت های صنعتی یا تحقیقاتی در زمینه در حال رشد در حال رشد دینامیک سیالات محاسباتی هستند ، طراحی شده است. این شکاف بین سطح مقدماتی دوره های کارشناسی و تخصص کاربردی به دست آمده توسط مهندسان با استفاده از CFD در صنعت ایجاد می شود. شما دانش و قدردانی از روش های CFD لازم برای یک بنیاد قوی در یک حرفه در این رشته مهندسی مهندسی را به دست می آورید.

چرا این دوره؟

MSC در دینامیک سیال محاسباتی زمینه ای محکم را فراهم می کند تا بتوانید روش های CFD را به عنوان ابزاری برای طراحی ، تجزیه و تحلیل و برنامه های مهندسی اعمال کنید. با تأکید جدی بر درک و استفاده از روشهای اساسی ، دانشجویان مشتاق قادر خواهند بود در این دوره کدهای CFD خود را بنویسند.

به اشتراک گذاشتن ماژول ها با چندین برنامه کارشناسی ارشد در مدرسه ، این امکان را برای شما فراهم می کند تا با دانش آموزان سایر رشته ها ارتباط برقرار کنید. در سالهای اخیر ، دانشجویان ما فرصتی برای مکان های مبتنی بر کار در انجمن تحقیقات هواپیما (ARA) ، ایرباس ، آژانس فضایی اروپا (ESA) ، ریکاردو و کامیون های DAF داشته اند.

توسط صنعت آگاه شده است

پیوندهای استراتژیک ما با صنعت اطمینان حاصل می کند که تمام مطالب تدریس شده در این دوره مرتبط هستند ، حاشیه ای را برآورده می کنند و نیازهای سازمانهایی را که در بخش تجزیه و تحلیل محاسباتی رقابت می کنند ، برآورده می کند. این آموزش به رهبری صنعت باعث می شود که فارغ التحصیلان کرنفیلد برخی از مطلوب ترین شرکت ها را استخدام کنند.

هیئت مشاوره صنعتی شامل متخصصان ارشد صنعت است که به منظور بهبود چشم انداز اشتغال فارغ التحصیلان ما ، وارد برنامه درسی می شوند. اعضای پانل شامل:

• آدریان گالارد ، جگوار لندرور ،
• استفان رولستون ، ایرباس ،
• Trevor Birch ، دفاعی ، آزمایشگاه علوم و فناوری ،
• Evgeniy Shapiro ، Ricardo ،
• نیک لپارد ، سیستم های BAE ،
• پیتر هال ، MBDA ،
• ریچارد اشورث ، EADS ،
• ریچارد پاتندن ، Qinetiq ،
• استفان هیوز ، ترس ،
• آندره سیارلا ، انجمن تحقیقات هواپیما (ARA) ،
• متیو سورل ، فرمول مسابقه Red Bull Racing 1 ،
• مارکو هان ، Red Bull Racing فرمول 1.

جزئیات دوره

ماژول های تدریس شده از اکتبر تا آوریل از طریق ترکیبی از سخنرانی های ساختاری و آزمایشگاه های مبتنی بر رایانه تحویل داده می شوند.

بخش اصلی این دوره شامل ماژول هایی است که در نظر گرفته می شوند که پایه و اساس لازم مطالب موضوع را نشان می دهند. این دوره به منظور بازتاب طیف گسترده ای از برنامه های CFD با ارائه انتخابی از مضامین پروژه گروهی در زمینه هوافضا ، خودرو یا انرژی ، با کاربردهای مستقیم صنعتی طراحی شده است. دانش آموزان در برنامه پاره وقت تمام ماژول های اجباری را بر اساس یک برنامه انعطاف پذیر که با مدیر دوره توافق خواهد شد ، تکمیل می کنند.

دوره تحویل

ماژول ها 40 ٪ ، پروژه تحقیقاتی فردی 40 ٪ ، پروژه گروه 20 ٪

پروژه گروهی

پروژه گروهی برای این دوره اساسی است زیرا با جمع کردن دانشجویان از پیشینه های مختلف برای حل یک مشکل صنعتی ، یک محیط مشاوره مجازی ایجاد می کند. هر گروه از دانشجویان در یک پروژه موضوعی متفاوت ، مربوط به برخورد مشکل سیال در صنعت کار می کنند. سه موضوع وجود دارد: هوافضا ، خودرو و انرژی.

پروژه های گروهی توسط شرکای صنعتی ما ، که با سخنرانی های صنعتی مهمان ، ارائه فنی ، نمایش نرم افزار خاص و آموزش آزمایشگاه های رایانه ای پشتیبانی می شوند ، مطلع می شوند. هر یک از اعضای تیم مسئولیت یک تحلیل خاص را در بر می گیرد که تمام مراحل گردش کار CFD ، پیش پردازش ، حل و پس از پردازش را پوشش می دهد. این تیم ملزم به سازماندهی جلسات ، مدیریت منابع ، مدیریت وابستگی به کار ، گزارش محاسبات و انجام تجزیه و تحلیل جامع است.

حل مسئله و هماهنگی پروژه باید بر اساس تیمی و فردی انجام شود. دانش آموزان همچنین مهارتهای بین فردی لازم را برای شروع مشاغل آینده خود به عنوان رهبران مهندسی و فناوری توسعه می دهند.

در پایان پروژه ، این گروه موظف است یافته های خود را به یک هیئت از صنعت و آکادمی گزارش دهد.

پروژه

مؤلفه های پروژه مدولار و گروهی دوره در ماه مه به پایان می رسد ، در این مرحله درک عالی از روش ها و برنامه های CFD خواهید داشت. از ماه مه تا سپتامبر تمام وقت در پروژه تحقیقاتی فردی خود کار خواهید کرد. این پروژه تحقیقاتی به شما این فرصت را می دهد تا یا با همکاری نزدیک با صنعت ، یا در مورد موضوعی خاص که علاقه مند به آن هستید ، یک قطعه دقیق از کار را تولید کنید.

پروژه های تحقیقاتی فردی اخیر عبارتند از:

• تجزیه و تحلیل CFD از یک میکرو مسلح بهداشتی.• مدل سازی کاهش در کشش آشفتگی در هواپیما.• شبیه سازی CFD نادر توسط مدل DSMC ماهواره در مدار زمین کم.• مطالعه CFD از حمل و نقل هواپیمای حمل و نقل هوایی با هلیکوپتر در شرایط شدید.• DNS Hybrid/LES از پیکربندی هسته شعله در احتراق آشفته از پیش تعیین شده.• تعامل ساختار سیال از یک پیکربندی تغییر شکل چرخ-تییر با یک روش بیش از حد.• تجزیه و تحلیل آیرودینامیک از Drivaer در شرایط رانندگی واقع گرایانه.• مدل سازی RANS با یادگیری عمیق برای برنامه های آیرودینامیک.• بهینه سازی چند منظوره برای پرواز بدون سرنشین پرواز با رویکرد چند وفادار ؛• تجزیه و تحلیل آیرودینامیکی و بهینه سازی وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین AEGIS.• تجزیه و تحلیل آیرودینامیکی و پیش بینی سر و صدا از دنده فرود ابتدایی.• جداسازی فاز جریان روغن و آب در خم لوله.• شبیه سازی CFD از یک سنسور شرکت جدید ؛• تعامل موج شوک با غشاهای بیولوژیکی برای دارو درمانی.• شبیه سازی با وضوح بالا آریان 5.

ماژول

به روز نگه داشتن دوره های ما نیاز به نوآوری و تغییر مداوم دارد. ماژول هایی که ما ارائه می دهیم ، نیازهای تجارت و صنعت و علایق تحقیقاتی کارکنان خود را منعکس می کند و در نتیجه ممکن است به دلیل تحولات تحقیق ، تغییرات قانون یا به دلایل مختلف ، تغییر یا خارج شود. همچنین ممکن است تغییرات برای بهبود تجربه یادگیری دانش آموزان یا پاسخگویی به بازخورد دانش آموزان ، امتحان کنندگان خارجی ، نهادهای اعتباربخشی و پانل های مشاوره صنعتی طراحی شود.

برای اینکه به شما طعم بیشتری بدهد ، ما ماژول های اجباری و انتخابی (در صورت لزوم) را که در حال حاضر وابسته به این دوره هستند ، ذکر کرده ایم. همه ماژول ها فقط نشانگر هستند و ممکن است برای سال ورود شما تغییر کنند.

ماژول های دوره

ماژول های اجباری همه ماژول ها در لیست زیر باید به عنوان بخشی از این دوره انجام شود.

آشنایی با مکانیک سیالات و انتقال حرارت

برای معرفی مبانی مکانیک سیال ، فرمولاسیون های مختلف معادلات حاکم و خصوصیات ریاضی آنها به منظور ایجاد مبنای محکم برای سایر ماژول ها.

با اتمام موفقیت آمیز این ماژول ، دانش آموز باید بتواند:

1. معادلات حاکم بر مکانیک سیال و انتقال حرارت را در فرمولاسیون های مختلف برای جریان چسبناک و غیرقابل فشرده سازی و غیرقابل جذب ، تشخیص و تجزیه و تحلیل کنید. 2. تأثیر پدیده های مختلف فیزیکی را بر اساس تجزیه و تحلیل بعدی تخمین بزنید. 3. خصوصیات ریاضی معادلات حاکم را بررسی کرده و قادر به ارزیابی دقیق مشکلات درست مرز/ارزش اولیه برای جریان های مختلف باشید. 4- تنظیم و تجزیه و تحلیل کاربرد سیستماتیک معادلات مدل و مشکلات مورد استفاده در CFD. 5- مفاهیم ثبات و تلاطم را تشخیص داده و مقایسه کنید.

روشهای عددی و محاسبات با کارایی بالا

به منظور معرفی اصول تجزیه و تحلیل عددی و روشهای عددی برای معادلات دیفرانسیل جزئی و جبری ، مربوط به پویایی سیال محاسباتی و چگونگی استفاده کارآمد آخرین فن آوری های محاسبات با کارایی بالا (HPC) برای حل عددی این معادلات.

• مقدمه ای بر تحلیل عددی • رویکردهای گسسته سازی: روش های تفاضل محدود، حجم محدود، اجزای محدود و روش های طیفی • روش های عددی برای معادلات جبری/سیستم های معادلات • طرح های عددی برای سیستم های هذلولی، سهموی و بیضی و برای دینامیک سیالات.• دسکتاپ در مقابل امکانات محاسباتی توزیع شده • جنبه های سخت افزاری و نرم افزاری HPC • چالش ها و مسائل اصلی محاسبات موازی • رویکردهای موازی سازی برای سیستم های حافظه توزیع شده و مشترک. MPI & OPENMP • فرآیند CFD فعلی با توجه به پارتیشن بندی و محاسبات توزیع شده و تنگناهای مرتبط • برنامه های کل محصول HPC

با اتمام موفقیت آمیز این ماژول ، دانش آموز باید بتواند:

1. ارزیابی اصول تحلیل عددی و مفاهیم پایداری، تقریب و همگرایی. 2. ارزیابی طرح‌های تفاوت محدود/حجم/عنصر بر روی مسائل مدل دینامیک سیالات محاسباتی. 3. برنامه-کد بسازید تا جواب های عددی معادلات جبری و سیستم های معادلات را بدست آورید. 4. تشخیص سخت افزار پلت فرم های محاسباتی با کارایی بالا برای شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی. 5. پسوندهای ضروری نرم افزار، یعنی MPI، open-MP را برای محاسبات توزیع شده ارزیابی می کند. 6. ارزیابی مزایای محاسبات با کارایی بالا برای کاربردهای دینامیک سیالات محاسباتی، از نظر سرعت و کارایی.

مدل سازی عددی برای جریان های تراکم ناپذیر

برای درک روش های پیشرفته CFD مورد استفاده برای محاسبه جریان های تراکم ناپذیر در علم و مهندسی.

مدل سازی عددی برای جریان های تراکم پذیر

معرفی مفاهیم اساسی در گسسته سازی و حل عددی سیستم های هذلولی معادلات دیفرانسیل جزئی که جریان سیالات تراکم پذیر را توصیف می کنند.

مدل سازی آشفتگی

برای معرفی دانش آموزان با روشهای بسته شدن معادلات Navier-Stokes که در جریان جریان های آشفته و انتقالی اعمال می شود و تقریب مدل سازی فیزیکی کلاسیک برای دستیابی به این هدف مورد نیاز است. برای معرفی رویکردهای مدل سازی تلاطم پیشرفته مورد استفاده در دینامیک سیالات محاسباتی مانند شبیه سازی های بزرگ و بزرگ و شبیه سازی های عددی مستقیم.

• آشنایی با مدل سازی استوکس به طور متوسط رینولدز • صفر ، یک و دو مدل معادله • طرح های حمل و نقل استرس رینولدز • مدل سازی پایین • پسوند مدل سازی انتقال • بهترین دستورالعمل های عملی • نمای کلی از معادلات اساسی مورد استفاده در LES ، از جمله فرمولاسیون های فیلتر شده و فیلتر نشده • •مدل های مقیاس کلاسیک LES و زیر شبکه • LES ضمنی (اصول عددی و جسمی) • خصوصیات عددی و فیزیکی DNS • برنامه ها و چالش های LES و DNS

با اتمام موفقیت آمیز این ماژول ، دانش آموز باید بتواند:

1. آگاهی بحرانی از اصول اساسی مدل سازی تقریبی مورد نیاز برای بستن معادلات RANS را نشان دهید. 2. بین سطوح مختلف بسته شدن و محدودیت های آنها تمایز قائل شوید. 3. ارزیابی و ارزیابی چگونه روش های مدل سازی ممکن است به پیش بینی انتقال گسترش یابد. 4- بین انواع مختلف مدل موجود در کدهای فعلی ، به طور جدی مقایسه کنید. 5- آگاهی بحرانی از اصول عددی و جسمی LES و DNS در شبیه سازی شبیه سازی جریان انتقالی و آشفته را نشان دهید. 6. چالش های مربوط به اجرای LES و DNS در علوم و مهندسی را به طور انتقادی ارزیابی کنید.

نسل شبکه / CAD

برای معرفی مفاهیم تولید شبکه ، از جمله رویکردهای ساختاری و بدون ساختار. برای ارائه تجربه دستی با استفاده از بسته های تجاری CAD و شبکه تجاری.

• رابط طراحی به کمک رایانه با تولید شبکه • مدل سازی هندسه و شبکه های سطحی • تولید مش جبری • مشهای ساختاری از معادلات دیفرانسیل جزئی • تولید اتوماتیک مش های بدون ساختار • تولید مش چند بلوک • شبکه های بدون ساختار توسط مثلث Delaunay • تطبیق مش بر روی شبکه های ناشایست. برای جریان های چسبناک • آموزش های تولید شبکه با نرم افزار تجاری ANSYS-ICEM-CFD و نقطه نظر.

با تکمیل موفقیت آمیز این ماژول ، دانش آموز باید بتواند: 1. الزامات تولید شبکه را برای برنامه های دینامیک سیال محاسباتی ارزیابی کنید. 2. تکنیک های رابط بین نرم افزار طراحی رایانه و نرم افزار تولید شبکه را بررسی کنید. 3. روش های جایگزین را برای تولید کارآمد شبکه های محاسباتی بررسی کنید. 4- الگوریتم های تولید شبکه را از شبکه های ساختار یافته و بدون ساختار متمایز کنید. 5- ساخت شبکه های ساختاری و بدون ساختار با نرم افزار تولید شبکه تجاری 6. کنترل و کارآیی روشهای تولید شبکه را ارزیابی کنید. 7. تکنیک های کیفیت شبکه را تخمین بزنید.

تجزیه و تحلیل داده ها و عدم اطمینان

برای ارائه مقدمه ای در استفاده از تجسم ، داده کاوی و رابط های تعاملی انسانی و رایانه ای برای تجزیه و تحلیل و تفسیر شبیه سازی CFD. تجسم می تواند یک مؤلفه مهم در کمک به یک مهندس بینش در مورد مشکلات بهینه سازی معمولاً پیچیده است که در طراحی ایجاد می شود. از طریق ترکیبی از تجسم و تعامل کاربر در ابزارهای رایانه ، بینش مهندس می تواند به هدایت رایانه در فرآیند شناسایی طرح های بهتر و مؤثرتر کمک کند. تجسم همچنین می تواند با تکنیک های خودکار داده کاوی برای بهبود روشهای بهینه سازی ترکیب شود.

برای ارائه تجربه دستی با استفاده از بسته های تجسم تجاری و جامعه توسعه یافته.

برای معرفی مفاهیم خطا و عدم اطمینان و نحوه ارتباط آنها با راه حل عددی معتبر معادلات دیفرانسیل جزئی که در مکانیک سیالات محاسباتی مشاهده می شود.

• فرمت های مبادله داده • تفسیر داده ها • نمایش گرافیکی داده ها • تجسم داده موازی • داده کاوی ، کاهش مدل سازی سفارش ، شناسایی مدل و مدلهای جانشین • همجوشی داده ها • تجسم واقعیت مجازی • پاسخ درست: ثبات ، ثبات و همگرایی • تاکسونومیک هاخطای و عدم اطمینان • اصول تأیید کد • مقدمه ای بر روش راه حل های تولیدی • اصول تأیید راه حل • نقش مطالعات همگرایی شبکه تکراری و فضا-زمان-• برون یابی ریچاردسون • اصول اعتبار سنجی • ساخت سلسله مراتب اعتبارسنجی

با اتمام موفقیت آمیز این ماژول ، دانش آموز باید بتواند:

1. تکنیک های جایگزین را برای تجسم و تفسیر نتایج CFD ارزیابی کنید. 2. تجزیه و تحلیل بسته های نرم افزاری تجسم تجاری و توسعه یافته به داده های CFD واقعی. 3. با استفاده از داده های شبیه سازی محدود هنگام تصمیم گیری در مورد مهندسی ، به طور انتقادی ارزیابی کنید. 4- بین خطا و عدم اطمینان در شبیه سازی های محاسباتی تمایز قائل شوید. ارزیابی منابع احتمالی خطا و عدم اطمینان در شبیه سازی های محاسباتی. 5- ابزارهایی را که برای تعیین اندازه گیری خطا و عدم اطمینان در شبیه سازی های محاسباتی در دسترس است ، ارزیابی کنید. 6. قادر به طراحی/ایجاد و تنظیم شبیه سازی های محاسباتی معتبر باشید.

نقش داده های تجربی در CFD

برای ارائه مقدمه ای از تکنیک های عملی برای جمع آوری داده های تجربی و پس از پردازش بعدی آن. برای تضاد نمایندگی داده های حاصل با آن به دست آمده از طریق شبیه سازی CFD.

• • آشنایی با ترمودینامیک گازها و مایعات
  • مقدمه انتقال حرارت
  • جریان های قابل فشرده سازی
  • جریان غیر قابل فشرده سازی
  • تجزیه و تحلیل بعدی و پارامترهای شباهت
  • ریاضیات معادلات حاکم ، طبقه بندی PDE
  • معادلات مدل برای دینامیک سیال
  • آشنایی با جریانهای ناپایدار و آشفته.
  • • مروری بر فرمول بندی های مختلف معادلات حاکم و روش های عددی برای جریان های تراکم ناپذیر (روش های خطی و با وضوح بالا) • روش های حل: فشار پواسون، طرح ریزی (تقریبی و دقیق)، تراکم پذیری مصنوعی • طرح های متمرکز • حل کننده های TVD و ریمان برای روش های تراکم ناپذیر• روش های مرتبه دوم و بالا (گسسته زمانی و مکانی)
  • • خصوصیات ریاضی سیستم های هذلولی • قوانین حفاظت • غیرخطی ها و تشکیل شوک • طرح های WENO • طرح های MUSCL مقدمه ای بر مسئله ریمان • طرح لاکس وندروف • مقدمه ای بر روش گودونوف • روش های تقسیم بردار شار • حل کننده های تقریبی ریمانطرح های گام به گام

  با اتمام موفقیت آمیز این دوره دانش آموز قادر خواهد بود:

   

  من همیشه مطالعه حرکت سیال را جالب دیدم. پس از شروع کار در بخش برق سیال در کنترل MOOG ، فرصتی را در بخش خود تشخیص دادم تا در دینامیک سیال تخصص داشته باشم. خوشبختانه ، کارفرمایان من وقت مرخصی به من دادند و بودجه لازم برای شروع کارشناسی ارشد من. این واقعیت که من مجبور شدم تمام وقت به عنوان یک مهندس کار کنم و به طور موازی یک مدرک کارشناسی ارشد سطح کارشناسی ارشد است ، چیزی است که من به آن افتخار می کنم. تحصیل برای این کارشناسی ارشد فرصت های مختلفی را در شرکت فعلی من باز کرده است ، یعنی شرکت در تحقیقات مختلف که نیاز به استفاده از نرم افزار CFD برای کمک به درک پدیده های پیچیده حرکت سیال دارد.

   

  تمام چیزهایی که من در این دوره آموختم برای حرفه من بسیار مفید بود. سرعت تکالیف و حجم کار زیاد بود اما واقعاً به من کمک کرد تا در دنیای واقعی با این مسائل روبرو شوم. تکالیف چالش برانگیز بود اما واقعاً باعث می شود که شما فکر کنید که واقعاً به شما در دیدن تصویر بزرگتر کمک می کند.

  • • آشنایی با اندازه گیری جریان های آشفته
    • اندازه گیری سرعت و فشار توسط پروب های آیرودینامیکی
    • اندازه گیری سرعت توسط WIRES HOT/FILM HOT
    • اندازه گیری سرعت با تکنیک های نوری
    • اندازه گیری دما
    • تجسم نوری ساده ، سایه دار ، شلیینن
    • اندازه گیری دمای مبتنی بر لیزر و گونه ها
    • فلورسانس ناشی از لیزر
    • اصطکاک پوستی ، انتقال حرارت همرفتی و تابشی
    • تجزیه و تحلیل خطا.
    • آگاهی بحرانی از روشهای آزمایشی جایگزین موجود برای بررسی جریان مایعات آشفته را نشان دهید
    • توانایی تجزیه و تحلیل و تفسیر مشاهدات کمی و کیفی را نشان می دهد
    • آگاهی انتقادی از رابطه بین مشاهدات و نظریه اساسی را نشان می دهد
    • داده های تجربی و تضاد با آنچه از شبیه سازی های CFD به دست آمده است.