10350 Numeriske studier i fysik

2024/2025

Udbydes næste gang i august 2024
Kursusinformation
Numerical studies in physics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Generel retningskompetence (MSc), Engineering Physics
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Physics
August
Campus Lyngby
Forelæsninger, regneøvelser og projektopgave
3-uger
Sidste dag(e) i 3-ugersperioden
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
I kursets sidste uge udføres en individualiseret projektopgave i grupper med tre medlemmer. Projektet fremlægges mundtligt for hele holdet, og den medfølgende rapport bedømmes af underviseren.
bestået/ikke bestået , intern bedømmelse
01001 .01002. 01035. 10033 .10034. 10036. 10102. 34020 , især kendskab til den matematiske fysiks grundligninger for iondiffusion, varmeledning, elektromagnetisme, kvantemekanik, hydrodynamik, faststofmekanik, akustik og optik
Maksimum: 30
Henrik Bruus , Lyngby Campus, Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 3307 , bruus@fysik.dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
At sætte den studerende i stand til at løse et bredt udvalg af den matematiske fysiks fundamentale partielle differentialligninger ved brug af finite-element-method-softwaret Comsol Multiphysics.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Opskrive i "svag form" den matematiske fysiks fundamentale partielle differentialligninger (PDE'er) med korrekte randbetingelser
  • Implementere PDE'er i svag form i finite-element-method-softwaret Comsol Multiphysics
  • Verificere numeriske løsninger ved brug af analytisk-kendte særtilfælde og numerisk konvergensanalyse
  • Løse advektions-diffussions-ligningen for transport af masse og varme
  • Løse Schrödinger-ligningen for kvantemekaniske egentilstande
  • Løse Navier-Stokes- og Navier-Cauchy-ligningen for væsker og elastiske materialer både hver for sig og sammenkoblet
  • Løse Poisson-ligningen for det elektrostatiske potential i elektrisk ladede systemer
  • Løse Poisson-Boltzmann-ligningen for ionkoncentrationen i vandige opløsninger af ioner i elektriske felter
  • Løse Helmholtz-ligningen for akustiske og optiske bølgeledere
  • Forklare sammenhængen mellem egentilstande og resonanser i et system, som er henholdsvis isoleret og drevet af eksterne kræfter
  • Forklare den strukturelle lighed mellem PDE'erne for ovenstående fysiske systemer
  • Arbejde i smågrupper med udvælgelse, formulering, løsning og præsentation af et fysisk problem, som kræver brug af ovenstående numeriske metoder
Kursusindhold
Partielle differentialligninger (PDE) på svag form. Implementering af PDE'er i finite-element-method-softwaret Comsol Multiphysics. Numerisk konkvergensanalyse. Styrende ligninger for skalar- og vektor felter i mekanik, termodynamik, kvantemekanik, elektromagnetisme, elektrokinetik, akustik og optik. Progression i problemernes kompleksitet fra ét skalarfelt, via ét vektorfelt, til koblede skalar- og vektorfelter, samt fra 2D til 3D.
Litteraturhenvisninger
Forelæsningsnoter
Bemærkninger
Kurset kræver, at den studerende installerer softwaret Comsol Multiphysics på sin personlige laptop. Comsol Multiphysics kan hentes på "DTU Software Download" i DTUs G-Bar, og programmet skal være installeret og tjekket før den første forelæsning i kurset.
Sidst opdateret
02. maj, 2024