The dissertation explores a specific topic within the scope of research conducted at the Technische Universität Berlin, highlighting innovative methodologies and findings. It contributes to the academic discourse by presenting original insights and data analysis relevant to the field of study. The work may include a comprehensive literature review, theoretical frameworks, and practical implications, aimed at advancing knowledge and understanding in the chosen area of research.
This book presents the theory of continuum mechanics for mechanical, thermodynamical, and electrodynamical systems. It shows how to obtain governing equations and it applies them by computing the reality. It uses only open-source codes developed under the FEniCS project and includes codes for 20 engineering applications from mechanics, fluid dynamics, applied thermodynamics, and electromagnetism. Moreover, it derives and utilizes the constitutive equations including coupling terms, which allow to compute multiphysics problems by incorporating interactions between primitive variables, namely, motion, temperature, and electromagnetic fields. An engineering system is described by the primitive variables satisfying field equations that are partial differential equations in space and time. The field equations are mostly coupled and nonlinear, in other words, difficult to solve. In order to solve the coupled, nonlinear system of partial differential equations, the book uses a novel collection of open-source packages developed under the FEniCS project. All primitive variables are solved at once in a fully coupled fashion by using finite difference method in time and finite element method in space.
Technische Systeme werden von Ingenieur*innen modelliert und durch numerische Methoden simuliert. Dieses Lehrbuch bietet eine unkomplizierte Einführung in numerische Methoden, mit zahlreichen, praxisrelevanten Beispielen, die mithilfe der Programmiersprache Python gelöst werden. In ingenieurwissenschaftlichen Studienrichtungen sowie in allen Forschungsprojekten sind numerische Simulationen unumgänglich, geeignete Methoden aber oft schwierig zu begreifen. Hier erklären Ingenieure die mathematischen Grundlagen der numerischen Methoden in sachlicher, dennoch simpler Sprache, mit konkreten Anwendungsbeispielen auf Papier und am Bildschirm. Die Besonderheit in diesem Buch ist, dass nicht nur Modelle der physikalischen Systeme berechnet und experimentelle Daten bearbeitet werden, sondern der Code in Python Zeile für Zeile angegeben und erklärt wird. Über die B. E. Abali arbeitet als Dozent an der Technischen Universität Berlin sowie der Türkisch-Deutschen Universität in Istanbul, und hat an der Technischen Universität München, University of California Berkeley in den USA und Ghent University in Belgien geforscht. C. Çakıroğlu ist Dozent an der Türkisch-Deutschen Universität in Istanbul und hat an der Technischen Universität Braunschweig, dem DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) und der University of Alberta in Kanada geforscht.
