Supercomputing Akademie: Simulation - Grundlagen & CFD

In diesem Kurs wird der Simulationszyklus behandelt und eine Einführung in die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) gegeben. Die verwendeten numerischen Methoden werden vorgestellt und in Bezug zu HPC gesetzt. Eine Analyse der gesellschaftlichen Bedeutung der Simulation rundet den Kurs ab. Dieser Kurs bietet darüber hinaus die Möglichkeit zum intensiven Austausch mit den Dozenten sowie den anderen Kursteilnehmern.

Location

Online course
Organizer: HLRS, University of Stuttgart, Germany

Start date

Jun 10, 2024

End date

Jul 19, 2024

Language

German

Entry level

Basic

Course subject areas

Simulation

Supercomputing Academy

Topics

Numerical Simulation

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Inhalt

  • Einführung in die Simulation – Chancen und Grenzen
  • Das Simulationskonzept
  • Computational Fluid Dynamics (CFD) I
  • Computational Fluid Dynamics (CFD) II & Partikelbasierte CFD
  • Numerische Methoden
  • Gesellschaftliche Auswirkungen von Simulation

Keywords

Physikalisch-mathematische Modellierung – Wärmeleitungsgleichung – Diskretisierungsschemata – Finite Differenzen-Methode - Zeitintegration – Reynoldsches Transport-Theorem – Navier-Stokes-Gleichungen - Finite Elemente Methode – Finite Volumen Methode – Partikelbasierte Methoden - Gittergenerierung – OpenFOAM® – k-ε-Turbulenzmodell – Domain Decomposition – Schwachbesetzte Matrizen - PETSc – Konjugierte Gradienten-Verfahren – Matrix-Formate

Dozenten

Dr.-Ing. Ralf Schneider (HLRS) Dr.-Ing. Andreas Ruopp (HLRS)

 

Preise

52,50€ Student:innen ohne Masterabschluss (oder äquivalentem Abschluss)

127,50€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer deutschen Universität oder einem deutschen öffentlichen Forschungsinstitut

255,00€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer Universität oder einem öffentlichen Forschungsinstitut in einem anderen EU-, EU-assoziierten oder PRACE-Land als Deutschland

510,00€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer Universität oder einem öffentlichen Forschungsinstitut außerhalb eines EU-, EU-assoziierten oder PRACE-Landes

1410,00€ Andere Teilnehmer:innen, z. B. aus der Industrie, von anderen öffentlichen Einrichtungen oder private Teilnahme

Link zu den EU und EU-assoziierten (Horizon Europe), und PRACE Ländern.

Zielgruppen

  • Entwicklungsingenieure
  • CAE-, Berechnungs- und Simulationsingenieure
  • System-Designer
  • Simulationsinteressierte

Vorkenntnisse

Linux

Die Kursteilnehmer besitzen erweiterte Grundkenntnisse des freien Betriebssystems Linux und Kenntnisse in Linux-Anwendung. Der Hintergrund von Linux sowie die wichtigsten Konzepte und Werkzeuge von Linux wie die

  • Shell und Shell-Befehle (→sicherer Umgang mit der Kommandozeile),

  • Secure Shell,

  • den Umgang mit Dateien und Skripten,

  • die Struktur des Systems,

  • die Benutzer- und Rechteverwaltung und

  • das Erstellen von einfache Batch-Skripten mit einem Editor wie nano, vi oder emacs.

sollten bekannt sein. Eine Anleitung zur Arbeit auf dem Trainingscluster wird zur Verfügung gestellt.

Falls Sie bei sich in dieser Hinsicht noch Defizite feststellen, verweisen wir an dieser Stelle auf https://www.tuxcademy.org/product/lxes/

Programmierkenntnisse

  • Sie verfügen über solide Programmierkenntnisse in einer Programmiersprache (z.B. C, Fortran oder Python).

  • Sie können weitere Programmiersprachen und deren Konstrukte verstehen.

  • Sie sind in der Lage mit Compilern und Linker umzugehen.

  • Sie besitzen Kenntnisse über make-Files und können diese erstellen.

Umgang mit Plot-Tools

Ein sicherer Umgang mit einem Programm zur grafischen Darstellung von Messdaten und mathematischen Funktionen sowie der Umgang mit CSV-Dateien wird benötigt.

Mathematische Grundkenntnisse

Um an dem Simulations-Modulen der SCA erfolgreich teilzunehmen und diese zu bestehen, bedarf es mathematischer Vorkenntnisse.

  • Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse der Linearen Algebra (z.B. Skalarprodukt, Matrix-Vektor-Multiplikation, lineare Gleichungssysteme) und

  • Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse der Vektoranalysis (z.B. Integralsätze von Green , Gauß, Stokes).

Zur Auffrischung empfehlen wir Mathematik Online: www.mathematik-online.org.

 

Es werden keine Kenntnisse in CFD vorausgesetzt!

Technische Vorraussetzungen

  • Rechner mit ssh-Zugang zum Trainingscluster (mit ssh-Key).

    • Ggf. muss Software installiert werden. Dafür notwendige Rechte müssen vorhanden sein.

    • Netzverbindungen nach außen zu fremden Clustern müssen aufgebaut werden können.

  • Eine stabile Internetverbindung für das Bearbeiten der Lerninhalte und Übungen wird empfohlen.

  • Zugang zu Videokonferenz-Tool mit Kamera und Mikrofon (ein Headset wird aus Qualitätsgründen empfohlen).

Zeitaufwand

Der Zeitaufwand pro Modul beträgt insgesamt 50 Stunden bei wochenweise freier Zeiteinteilung sowie feste Termine für virtuelle Seminare (abends) und Prüfung (tagsüber). Die Dauer erstreckt sich über 5 Wochen mit einem ungefähren wöchentlichen Aufwand von 10 Stunden.

Flexibles Lernen

Sie lernen in komfortabler und effektiver Onlinelehre und erwerben so HPC-Fähigkeiten auf höchstem Niveau. Ergänzt werden die Online-Phasen durch regelmäßige Online-Meetings im virtuellen Klassenraum. Bei freier Zeiteinteilung wenden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer das Gelernte in Übungen auf dem Trainingscluster an. Die Fachexperten des HLRS, welche die Lerneinheiten entwickelt haben, stehen in wöchentlichen virtuellen Seminaren für Fragen zur Verfügung. Ein Forum ermöglicht den fachlichen Austausch der Teilnehmerinnen und Teilnehmer untereinander.

Qualifizierte Teilnahmebestätigung

Für die Teilnahme an dem Modul erhalten Sie vom Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart eine Teilnahmebestätigung. Wenn Sie zudem sämtlich Lerninhalte des Moduls bearbeitet, regelmäßig an den virtuellen Seminaren teilgenommen und die Lernaufgaben fachgerecht beantwortet haben, erhalten Sie eine qualifizierte Teilnahmebestätigung.

Zertifikat

Sie erhalten ein Zertifikat, wenn Sie die Voraussetzungen für die qualifizierte Teilnahmebestätigung erfüllen und die Abschlussprüfung des Moduls bestehen. Mit der erfolgreichen Prüfung weisen Sie nach, dass Sie Kompetenzen erworben haben, das erlernte Wissen selbständig anzuwenden.

Weitere Informationen

Für weitere Informationen zur Supercomputing Akademie besuchen Sie unsere Website: https://www.supercomputing-akademie.de/

Weitere Kursangebote finden Sie auf Training Overview und Supercomputing Akademy Overview.

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