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Universität Erlangen-Nürnberg

Master of Science Informatik

Prof. Dr.

2024

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Multiphysics Systems and Components - Cheatsheet
Multiphysics Systems and Components - Cheatsheet Einführung in Differentialgleichungen Definition: Einführung in Differentialgleichungen behandelt die Grundlagen der Formulierung und Lösung von Gleichungen, die Veränderungsraten beschreiben. Details: Differentialgleichung: Gleichung, die eine unbekannte Funktion und ihre Ableitungen enthält. Typen: gewöhnliche Differentialgleichungen (ODEs) und pa...

Multiphysics Systems and Components - Cheatsheet

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Multiphysics Systems and Components - Exam
Multiphysics Systems and Components - Exam Aufgabe 1) Betrachte die gewöhnliche Differentialgleichung (ODE) erster Ordnung, die in vielen realen Anwendungen vorkommt: \( \frac{dy}{dt} = ky \) Dabei ist k eine Konstante. Hinweis: Beachte, dass die Lösungsmöglichkeiten für solche Gleichungen in Themen wie Trennung der Variablen, charakteristische Gleichungen und numerische Verfahren zu finden sind. ...

Multiphysics Systems and Components - Exam

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Was beschreibt eine Differentialgleichung?

Welche sind die gängigen Lösungsmethoden für Differentialgleichungen?

In welchen Bereichen finden Differentialgleichungen Anwendung?

Definition der Finite-Elemente-Methode (FEM)

Was versteht man unter der Diskretisierung in der Finite-Elemente-Methode?

Welche Rolle spielt das Variationsprinzip in der Finite-Elemente-Methode?

Was versteht man unter 'Kopplung verschiedener physikalischer Felder'?

Welche Simulationswerkzeuge werden häufig für multiphysikalische Systeme genutzt?

Nenne ein Beispiel für ein multiphysikalisches System.

Welche Methoden zur Diskretisierung der Navier-Stokes-Gleichungen gibt es?

Wie funktioniert die Finite-Differenzen-Methode (FDM)?

Was beschreibt die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung (CFL-Bedingung)?

Was beschreibt die Direkte Numerische Simulation (DNS) in der Turbulenzmodellierung?

Welche Methode in der Turbulenzmodellierung löst große Wirbel und modelliert die kleineren?

Wie lautet die Formel für die Reynolds-Zahl?

Was ist das Hauptziel der numerischen Lösemethoden in Finite-Elemente-Systemen?

Welcher Algorithmus kann zur Lösung von Gleichungssystemen in FEM verwendet werden?

Wie werden große, dünnbesetzte Matrizen in FEM optimiert?

Was versteht man unter der Verwendung von Multiphysik-Simulationssoftware?

Nennen Sie ein Beispiel für eine Multiphysik-Simulationssoftware.

In welchen Feldern wird Multiphysik-Simulationssoftware verwendet?

Weiter

Diese Konzepte musst du verstehen, um Multiphysics Systems and Components an der Universität Erlangen-Nürnberg zu meistern:

01
01

Mathematische Modellierung

In diesem Abschnitt lernst Du die grundlegenden Methoden und Techniken zur mathematischen Beschreibung physikalischer Systeme.

  • Einführung in Differentialgleichungen
  • Modellierung dynamischer Systeme mit Differentialgleichungen
  • Lineare und nichtlineare Systeme
  • Numerische Lösungsverfahren
  • Beispiele aus verschiedenen Ingenieurwissenschaften
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02
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Finite-Elemente-Analyse (FEA)

Hier wirst Du in die Finite-Elemente-Methode eingeführt, ein zentrales Werkzeug zur Analyse von Strukturen und Systemen in der Ingenieurpraxis.

  • Grundlagen der Finite-Elemente-Methode
  • Diskretisierung von Kontinua
  • Ansatzfunktionen und Elementtypen
  • Lösungsverfahren für Finite-Elemente-Systeme
  • Anwendung der FEA in der Strukturmechanik
Karteikarten generieren
03
03

Multiphysikalische Simulationen

Du wirst lernen, wie man komplexe Systeme simuliert, die mehrere physikalische Felder und Prozesse beinhalten.

  • Einführung in Multiphysik-Phänomene
  • Kopplung verschiedener physikalischer Felder
  • Numerische Simulation multiphysikalischer Systeme
  • Verwendung von Multiphysik-Simulationssoftware
  • Anwendungsbeispiele aus der Industrie
Karteikarten generieren
04
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Computational Fluid Dynamics (CFD)

Dieser Abschnitt behandelt die numerische Simulation von Strömungsprozessen, ein wesentliches Werkzeug in der modernen Ingenieurwissenschaft.

  • Grundlagen der Strömungsmechanik
  • Diskretisierungsverfahren für die Navier-Stokes-Gleichungen
  • Turbulenzmodellierung
  • Numerische Lösungsverfahren in CFD
  • Anwendungsbeispiele in der Aerodynamik und Hydrodynamik
Karteikarten generieren
05
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Elektromagnetische Feldtheorie

Diese Vorlesungseinheit vermittelt die theoretischen Grundlagen elektromagnetischer Felder und deren Anwendung in der Technik.

  • Maxwellsche Gleichungen
  • Elektrostatische und magnetostatische Felder
  • Zeitabhängige elektromagnetische Felder
  • Wellenausbreitung und Antennen
  • Anwendungen in der Telekommunikation und Sensorik
Karteikarten generieren

Alles Wichtige zu diesem Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg

Multiphysics Systems and Components an Universität Erlangen-Nürnberg - Überblick

Im Studiengang Informatik an der Universität Erlangen-Nürnberg bietet die Vorlesung 'Multiphysics Systems and Components' eine fundierte Einführung in die Analyse und Simulation multiphysikalischer Systeme. Du erhältst einen tiefen Einblick in theoretische Konzepte sowie praktische Anwendungen, indem Du an Vorträgen und Laborübungen teilnimmst. Diese Vorlesung verknüpft verschiedene physikalische Disziplinen und legt den Fokus auf mathematische Modellierung, Finite-Elemente-Analyse (FEA), multiphysikalische Simulationen sowie Computational Fluid Dynamics (CFD) und elektromagnetische Feldtheorie.

Wichtige Informationen zur Kursorganisation

Kursleiter: Prof. Dr.

Modulstruktur: Die Vorlesung umfasst theoretische sowie praktische Anteile mit einer Gesamtstundenzahl von 60 Stunden. Es gibt wöchentliche Vorträge sowie Laborübungen.

Studienleistungen: Am Ende des Semesters gibt es eine schriftliche Prüfung, die 50% der Endnote ausmacht. Laborübungen und regelmäßige Anwesenheit bilden die anderen 50%.

Angebotstermine: Das Modul wird sowohl im Wintersemester als auch im Sommersemester angeboten.

Curriculum-Highlights: Mathematische Modellierung, Finite-Elemente-Analyse (FEA), Multiphysikalische Simulationen, Computational Fluid Dynamics (CFD), Elektromagnetische Feldtheorie

So bereitest Du Dich optimal auf die Prüfung vor

Beginne frühzeitig mit dem Lernen, idealerweise schon zu Beginn des Semesters, um Dir die nötige theoretische Basis anzueignen.

Nutze verschiedene Ressourcen, wie Bücher, Übungsaufgaben, Karteikarten und Probeklausuren, um dein Wissen zu vertiefen.

Schließe Dich Lerngruppen an und tausche Dich mit anderen Studierenden aus, um gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln.

Vergiss nicht, regelmäßige Pausen einzulegen und in diesen Zeiten komplett abzuschalten, um eine Überbelastung zu vermeiden.

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