Die Numerik ist ein Teilgebiet der Mathematik und Informatik. Sie entwickelt und analysiert numerische Verfahren, um mathematische Probleme zu lösen. Oft sind diese Probleme so komplex, dass keine analytische Lösung möglich ist.
Numerische Methoden helfen, Lösungen näherungsweise zu berechnen. Effiziente Algorithmen sind entscheidend für viele Anwendungen, zum Beispiel in Ingenieurwissenschaften, Physik, Finanzwesen oder Biologie.
In diesem Beitrag zeige ich eine Visualisierung des Phasenwechsels eines Paraffin-Blocks, der als PCM (Phase Change Material) dient. Die Simulation basiert auf der Enthalpie-Gleichung, die den Wärmeübergang mit Phasenwechsel beschreibt. Die numerischen Ergebnisse wurden mit ParaView ausgewertet und als Video zusammengestellt. Der Film zeigt das sukzessive Aufschmelzen des Materials: vom […]
Nachfolgend beschreibe ich die Entwicklung einer Gewächshaussimulation mithilfe eines OpenFOAM-Modells, das insbesondere den Feuchtetransport berücksichtigt. Das Hauptziel ist es, ein Simulationswerkzeug bereitzustellen, das es den Benutzern ermöglicht, das Klima im Gewächshaus zu modellieren und zu analysieren. Ziele Entwicklung eines OpenFoam-Modells, das die Strömung von Luft und die Transportprozesse von Feuchtigkeit […]
\( \def\x{{\bf x}} \def\y{{\bf y}} \def\out{{\rm out}} \newcommand{\Spro}[2]{\langle {#1},{#2} \rangle} \) Die radiosity equation ist eine Integralgleichung, die den Strahlungs- bzw. Energieaustausch zwischen diffusen grauen Oberflächen modelliert. Sie lautet \begin{equation} \label{IGLqout2} q_\out (\x) = \epsilon \, \sigma \, T^4(\x) + \rho \, \int_\Gamma k(\x,\y) \, q_\out (\y) \, d\y, \end{equation} […]
\( \def\x{{\bf x}} \def\y{{\bf y}} \newcommand{\Spro}[2]{\langle {#1},{#2} \rangle} \) Die Rendering Equation, kurz REQ, beschreibt, ebenso wie ihre kleinere Schwester, die Radiosity Equation, den Energieaustausch zwischen Oberflächen. Die Gleichung lautet \begin{equation} \label{RTE} L(\x,\omega) = L_e(\x,\omega)+\int_{2 \pi} f(\x, \omega, \omega^\prime) \, L( h(\x,\omega^\prime), -\omega^\prime) \,\cos \theta^\prime d{\omega^\prime}. \end{equation} Bezeichnungen (hier klicken […]
\( \def\x{{\bf x}} \def\y{{\bf y}} \newcommand{\Spro}[2]{\langle {#1},{#2} \rangle} \) Mehrgitterverfahren sind in der Lage große Gleichungssysteme mit mehreren Millionen Unbekannten, die sich aus der Diskretisierung von physikalischen Simulationsmodellen ergeben und bestimmte Anforderungen erfüllen, schnell zu lösen. Im Gegensatz zu klassischen Iterationsverfahren, deren Konvergenzrate mit zunehmender Feinheit des Gitters abnimmt, behalten […]
Parameteridentifikation: ein klassisches Inverses Problem Parameteridentifikation ist ein zentrales Thema in der Inversen Theorie. Dabei geht es um die Bestimmung einer unbekannten Funktion. Im Folgenden wird ein typisches Szenario behandelt: die Bestimmung einer unbekannten Parameterfunktion \( \lambda \) aus gegebenen Daten \( y \), die über einen Integraloperator \( \mathcal{A} […]