Computational Methods for Building Physics and Construction Materials

Der Kurs beinhaltet detaillierte Vorlesungen über Berechnungsmethoden, die Differentialgleichungen, numerische Lösungsstrategien, explizite und implizite Diskretisierung, Method-of-Lines methode, Randbedingungen und die Implementierung von physikalischen Prozessen, die häufig in Baumaterialien auftreten, umfassen. Der Schwerpunkt liegt auf der Anwendung der Finiten-Differenzen-Methode von Transportprozesse in porösen Baustoffen wie Beton und Dämmstoffen sowie auf der Modellierung der Hydratation. Typische Probleme, die in diesem Kurs behandelt werden, sind die Modellierung des Wärme-, Feuchte- und Transports reaktiver Medien, Mehrschichtsysteme, gekoppelte Feuchte-Wärme-Systeme, die Struktur von Zementpartikeln, die Hydratationskinetik und die thermodynamische Modellierung sowie die ersten Schritte zum Hochleistungsrechnen. Der Kurs bietet eine vollständige Lösungsstrategie, beginnend mit einem physikalischen Problem, über die Schematisierung und Diskretisierung, die Bewertung der Randbedingungen, die Implementierung und eine rechnerische Lösung.

Zentrale Themen:

• Stationäre Probleme – Diskretisierung und Implementierung in Excel
• Instationäre Probleme – explizite und implizite Wärme- und Feuchtigkeitsströmung – Implementierung in Octave
• Gekoppelte und mehrschichtige Systeme für Wärme- und Feuchtigkeitsströmungen, Diskretisierung und Implementierung in Octave
• Partikelstrukturbildung und Hydratationskinetik von zementären Systemen
• Thermodynamische Modellierung der Zementhydratation mit GEM-Selektor
• Demonstrationen und Übungen mit Beispielen zu allen Themen