0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

This course is run every 2 years, and it was not run in this term. The development plans from the previous report will be carried over to the next running of the course.

NTNU:TIA:REST

Institutt for energi- og prosessteknikk

Department of Energy and Process Engineering

Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Engelsk

Forkunnskapskrav

En sterk bakgrunn i fluidmekanikk og et tidligere introduksjonskurs til turbulens (som inneholder Reynolds Averaged Navier-Stokes ligninger).

Faglig innhold

Dette emnet dekker avanserte områder innen turbulens. Studenten skal kjenne til de fundamentale egenskapene, samt utvikle forståelse for nåtidens utfordringer innen turbulens. Kurset tar utgangspunkt i Kolmogorovs grunnleggende arbeid, og går videre til avanserte emner gjennom fundamentale problemer som periodisk boksturbulens, grid turbulens, kanalstrømninger, rørstrømninger og grensesjikt. Emnet undervises på høsten i partallsår, dvs høst 2020, høst 2022, høst 2024 osv. 

Kursmateriell

Notater fra forelesninger, studentoppgaver og gruppediskusjoner. Eksempler på artikler brukt tidligere (det er ikke nødvendigvis forventet at studentene leser alle): Kolmogorov (Dokl Akad Nauk SSSR, 1941a,b,c) Comte-Bellot &amp; Corrsin (J Fluid Mech, 1966) Kim, Moin &amp; Moser (J Fluid Mech, 1987) Lumley (Phys Fluids, 1992) Jiménez (Arbor, 2004) Smits, McKeon, Marusic (Ann Rev Fluid Mech, 2011) Valente &amp; Vassilicos (J Fluid Mech, 2011) Krogstad &amp; Davidson (J Fluid Mech, 2011) Marusic, Monty, Hultmark &amp; Smits (J Fluid Mech, 2013) Hearst &amp; Lavoie (J Fluid Mech, 2014) Vassilicos (Ann Rev Fluid Mech, 2015) Cardesa, Vela-Martín &amp; Jiménez (Science, 2017) I tillegg er følgende lærebok sterkt anbefalt for alle som ønsker å fortsette med studier av turbulens (ingen oppgaver/tekster vil bli hentet direkte fra denne): Pope (2000) Turbulent Flows, Cambridge University Press, UK. 

Læringsformer og aktiviteter

Undervisningen vil bestå av samlinger hver annen til hver tredje uke. Hver samling varer rundt tre timer. Hver samling inneholder en kort forelesningsdel, resten består av studentpresentasjoner og diskusjon. Mellom samlingene blir studentene gitt oppgaver, noen ganger i grupper, basert på utdelt litteratur. Oppgaven blir så presentert i påfølgende samling, og etterfulgt av diskusjon. Oppmøte og deltakelse i undervisningen er ikke obligatorisk. Ettersom samlingene er hovedformen for undervisning, og mesteparten av det faglige innholdet blir gitt her, vil det være vanskelig å bestå eksamen uten å delta. All undervisning gjennomføres på engelsk. 

Læringsutbytte

Kunnskap:  Turbulenskaskaden  Ligningen for turbulent kinetisk energi  Turbulensspektrum, structure function og hvordan disse skalerer  Kolmogorovs «lover» og likhetshypotese  Forventninger til hvordan turbulent kinetisk energi utvikler seg og avtar i forskjellige strømninger  Vanlige former av dimensjonsløse grupper i turbulens og betydningen av disse  Korrelasjoner i turbulente strømninger  Relevant lengde-, hastighet- og tidsenheter i forskjellige strømninger  Faktorer innen numeriske strømningsberegninger (DNS, LES)  Veggloven  Hastighets- og variansprofiler i strømninger bundet av vegger  Begrensinger rundt eksperimenter og simuleringer med høye Reynoldstall Ferdigheter:  Identifisere turbulensspektrum, korrelasjoner og structure functions ved utseende  Forstå forskjellige dimensjonsløse grupper og deres funksjon innen turbulens  Forstå begrensningene ved eksperimenter og simuleringer, og hvordan optimalisere utførelsen av disse Generell kompetanse:  Forberede korte presentasjoner i grupper  Lese journalartikler og diskutere innholdet  Diskutere og formulere presise spørsmål om avanserte vitenskapelige emner  Forstå vitenskapelig og publiserende prosesser 

Turbulens

Energi- og miljøfysikk

Industriell prosessteknikk

Energiforsyning og klimatisering i bygninger

Strømningsteknikk

Energi- og prosessteknikk

Ingeniørvitenskap

Mekanikk, termo- og fluidmekanikk

Astrofysikk

Hydro- og gassdynamikk - turbulent rørstrømning

Mekanikk - Strømningsmekanikk

Hydrodynamikk

Strømningsmekanikk

Strømnings- og konstruksjonsdynamikk

Hydro- og gassdynamikk

Strømningsprosesser

Mekanikk - fluidmekanikk

Mekanikk, termo- og fluiddynamikk - strømningsteknikk

Termisk energi og vannkraft

Mekanikk, termo- og fluiddynamikk - strømningsteknikk - flerfasestrømning

Anvendt geofysikk

Marin teknologi

Termisk energi og vannkraft - hydrauliske strømningsmaskiner

Marin hydrodynamikk

Kjemiteknikk

Bygg- og anleggsteknikk

Fysikk

Geofysikk

Ingeniør

Teknologiske fag

Ingeniørvitenskap - doktorgrad (ph.d.)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(13508)/FieldValuesAsText

This is the second time Jason Hearst has led EP8405 and, according to the reference group, it has been well received. This is one of the larger PhD courses in engineering, with 14 people 2020. The course generally uses a flipped-classroom approach where students are required to do readings ahead of time, and then present specific, assigned content to their peers with contributions from the professor. After a presentation, the students are broken into groups and told they must ask a question on a certain broad topic. This facilitates discussion. Then the floor is open for general question. The professor generally handles the questions. Due to COVID, the course was fully digital this time, with presentations and discussions happening on Zoom. Break-out rooms were used frequently for sub-group discussions and that worked quite well. This format is acceptable and can be used in the future, but the preference will be to return to using a physical classroom when possible. This course has been well received the last two times it was run, and continues to be a favourite amongst relevant PhD students. Time management during lectures/sessions makes it difficult sometimes to fit everything in, and this is an area the coordinator will continue to work on. Otherwise, the content and format will generally be kept as is.

The learning outcomes are relevant for someone doing a PhD that involves turbulent flows. This has been confirmed by the reference group and there is no intention to change them at this time. The learning outcomes are described on the course description and orally at the start of the course. They are also frequently brought up in the context of the course in that it is emphasised why we are learning about a certain topic. This is the only course dedicated to turbulent flows at the PhD level and it draws students across several departments and faculties. It also extends the knowledge presented in the turbulent flows masters level course.

The learning activities are critically linked to students succeeding in the course and achieving the learning outcomes. Each session requires students to prepare a short presentation on a topic that they read about ahead of time. Sometimes this is done in groups, sometimes individually. The students then, very briefly, present the content to their peers, and the professor corrects any mistakes and contributes to the discussion, answering questions. This is essentially a flipped-classroom course. The students really appreciate the format and have complimented it several times. The downside is that it is essentially impossible to follow the course unless you attend the majority of the lectures/session. Students are generally quite motivated during the course, perhaps because there is always an activity that they must do and present to their peers. The environment was quite friendly, with the students supporting each other and happily working with different people frequently. This is good because these are essential skills for real life beyond their programs.

The only official assessment is the final exam. The exam is oral, and focusses on communication, drawings figures, identifying figures and passages, and doing basic derivations. This is in line with what is done in class and, as commented by the reference group, is an appropriate examination format given the course content and activities.

Dette emnet dekker avanserte områder innen turbulens. Studenten skal kjenne til de fundamentale egenskapene, samt utvikle forståelse for nåtidens utfordringer innen turbulens. Kurset tar utgangspunkt i Kolmogorovs grunnleggende arbeid, og går videre til avanserte emner gjennom fundamentale problemer som periodisk boksturbulens, grid turbulens, kanalstrømninger, rørstrømninger og grensesjikt.

Emnet undervises på høsten i partallsår, dvs høst 2020, høst 2022, høst 2024 osv.


Notater fra forelesninger, studentoppgaver og gruppediskusjoner.
Eksempler på artikler brukt tidligere (det er ikke nødvendigvis forventet at studentene leser alle):
Kolmogorov (Dokl Akad Nauk SSSR, 1941a,b,c)
Comte-Bellot & Corrsin (J Fluid Mech, 1966)
Kim, Moin & Moser (J Fluid Mech, 1987)
Lumley (Phys Fluids, 1992)
Jiménez (Arbor, 2004)
Smits, McKeon, Marusic (Ann Rev Fluid Mech, 2011)
Valente & Vassilicos (J Fluid Mech, 2011)
Krogstad & Davidson (J Fluid Mech, 2011)
Marusic, Monty, Hultmark & Smits (J Fluid Mech, 2013)
Hearst & Lavoie (J Fluid Mech, 2014)
Vassilicos (Ann Rev Fluid Mech, 2015)
Cardesa, Vela-Martín & Jiménez (Science, 2017)
I tillegg er følgende lærebok sterkt anbefalt for alle som ønsker å fortsette med studier av turbulens (ingen oppgaver/tekster vil bli hentet direkte fra denne):
Pope (2000) Turbulent Flows, Cambridge University Press, UK.


Undervisningen vil bestå av samlinger hver annen til hver tredje uke. Hver samling varer rundt tre timer. Hver samling inneholder en kort forelesningsdel, resten består av studentpresentasjoner og diskusjon. Mellom samlingene blir studentene gitt oppgaver, noen ganger i grupper, basert på utdelt litteratur. Oppgaven blir så presentert i påfølgende samling, og etterfulgt av diskusjon.

Oppmøte og deltakelse i undervisningen er ikke obligatorisk. Ettersom samlingene er hovedformen for undervisning, og mesteparten av det faglige innholdet blir gitt her, vil det være vanskelig å bestå eksamen uten å delta.

All undervisning gjennomføres på engelsk.

Kunnskap:
	Turbulenskaskaden
	Ligningen for turbulent kinetisk energi
	Turbulensspektrum, structure function og hvordan disse skalerer
	Kolmogorovs «lover» og likhetshypotese
	Forventninger til hvordan turbulent kinetisk energi utvikler seg og avtar i forskjellige strømninger
	Vanlige former av dimensjonsløse grupper i turbulens og betydningen av disse
	Korrelasjoner i turbulente strømninger
	Relevant lengde-, hastighet- og tidsenheter i forskjellige strømninger
	Faktorer innen numeriske strømningsberegninger (DNS, LES)
	Veggloven
	Hastighets- og variansprofiler i strømninger bundet av vegger
	Begrensinger rundt eksperimenter og simuleringer med høye Reynoldstall

Ferdigheter:
	Identifisere turbulensspektrum, korrelasjoner og structure functions ved utseende
	Forstå forskjellige dimensjonsløse grupper og deres funksjon innen turbulens
	Forstå begrensningene ved eksperimenter og simuleringer, og hvordan optimalisere utførelsen av disse

Generell kompetanse:
	Forberede korte presentasjoner i grupper
	Lese journalartikler og diskutere innholdet
	Diskutere og formulere presise spørsmål om avanserte vitenskapelige emner
	Forstå vitenskapelig og publiserende prosesser

Energi- og prosessteknikk - doktorgrad (ph.d.)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(7391)/FieldValuesAsText

Turbulens - EP8405