Simulationen sind aus der Analyse und Entwicklung von immer komplizierteren Systemen nicht mehr wegzudenken. In diesem Modul lernen Studierende verschiedene Modellierungs- und Simulationstechniken auf Basis konzentrierter verteilter Parameter kennen. Sie können deren Einsatz im Lebenszyklus eines Systems einordnen. Sie verstehen ihren jeweiligen Nutzen, kennen aber auch die Grenzen und auftretende Fehler. Sie sind in der Lage zunächst ihre Anforderungen als Modelle zu beschreiben und achten auf die Grenzen der Aussagekraft jedweder Modellierung. Modelle sind immer eine vereinfachte Abbildung der Wirklichkeit. Entsprechend hinterfragen die Studierenden jedwede Modelle kritisch, beherrschen theoretische Grundlagen zur Lösung der Modelle und interpretieren Simulationsergebnisse sorgfältig.
Die Vorlesung beschränkt sich auf Betrachtungen im Zeitbereich,
die allgemein, d.h. auch im praktisch häufigen Fall nicht linearer Probleme anwendbar sind.
Die Studierenden sind in der Lage, Modelle selbstständig zu erstellen.
Sie können nachvollziehen welche Schritte in Software-Werkzeugen
(oft automatisiert im Hintergrund) ablaufen, um ausgehend von
Bauteil- und Topologiegleichungen, die ein differenzial-algebraisches Gleichungssystem
(DAE-System) bilden, zu einer numerischen Lösung zu kommen.
Dadurch ist es Ihnen möglich, Benutzereinstellungen zu verstehen und zielgerecht auszuwählen.
Bei Modellen mit verteilten Parametern liegen im Vergleich wenige,
partielle Differentialgleichungen zugrunde.
Hier lernen die Studierenden insbesondere Finite-Differenzen-Verfahren
sowie die Finite-Elemente-Methode kennen.
Sie wissen auch hier, welche Schritte von der
Gebiets- und Modelldefinition bis zum numerischen Ergebnis ablaufen
und welchen Einfluss Benutzereinstellungen haben.