338-0401/01 – CFD simulace a analýza dat v BIM modelech (CFDsim)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2021/2022Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEI, FS, FASTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BOJ01 doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+5

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se seznámí s matematickým modelem proudění tekutin včetně přestupu tepla kondukcí a konvekcí s využitím metody konečných objemů (MKO). Budou schopni vytvořit matematický model prostupu tepla různými stavebními konstrukcemi, které budou charakterizovány materiály o odlišných fyzikálních vlastnostech a problém následně vyřešit. Dále studenti budou schopni definovat matematický model turbulentního proudění a aplikovat na problematiku vzduchotechniky v místnosti, budově případně výrobní hale.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Předmět je zaměřen na možnosti modelování proudění s přenosem tepla (kondukcí, konvekcí) včetně tvorby výpočetní sítě pro problematiky spojené s modelováním proudění. Studenti si rozšíří teoretické znalosti v oblasti přenosu tepla, hmotnosti a hybnosti při proudění. Pro řešení soustavy rovnic popisujících proudění bude využita metoda konečných objemů (MKO). Metoda bude zaměřena zejména na řešení vedení (kondukci) tepla různými stavebními konstrukcemi, které budou definovány odlišnými materiálovými vlastnostmi. Dále bude (MKO) aplikována na problematiku proudění vzduchu v uzavřené místnosti a tedy řešení vzduchotechniky. Pro praktické aplikace příkladu (MKO) se využívá software ANSYS-Fluent. Numerické simulace v rámci předmětu budou realizovány na BIM modelech. K případné úpravě geometrie se v prostředí ANSYS využívá DesignModeler a k tvorbě výpočetní sítě ANSYS Meshing.

Povinná literatura:

KOZUBKOVÁ, M., BOJKO, M., BLEJCHAŘ, T. Modelování přenosu tepla, hmoty a hybnosti. Ostrava: VŠB-TU, 2019, 224 s. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. KOZUBKOVÁ, M., BOJKO, M. Modelování přenosu tepla, hmoty a hybnosti- návody do cvičení. Ostrava: VŠB-TU, 2019, 116 s. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – Fluent. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2008, 141 s. ISBN 978-80-248-1909-9. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. KOZUBKOVÁ, M. Modelování proudění tekutin FLUENT, CFX. Ostrava: VŠB-TU, 2008, 115 s. ISBN 978-80-248-1913-6. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. DRÁBKOVÁ, S. a kol. Mechanika tekutin – učební texty, Ostrava: VŠB-TU, 2007, 260 s. ISBN 978-80-248-1508-4. Dostupnost .

Doporučená literatura:

BOJKO, M. 3D PROUDĚNÍ – ANSYS FLUENT - učební text. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2012, 314 s. ISBN 978-80-248-2607-3. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/ >. KOZUBKOVÁ, M., BOJKO, M., KRUTIL, J., BLEJCHAŘ, T. MODELOVÁNÍ SPALOVÁNÍ PALIV – UČEBNÍ TEXT. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2013, 288 s. ISBN 978-80-248-3144-2. ANSYS Fluent Tutorial Guide (Release 18.2). 2017.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

vypracování seminární práce a ústní zkouška

E-learning

Další požadavky na studenta

Student vypracuje seminární práce, za které musí získat minimální počet bodů k zápočtu Otázky ke zkoušce: 1. Hypotéza o kontinuu, fyzikální vlastnosti tekutin a pevných látek 2. Metody řešení přenosu tepla, hmoty, hybnosti, definice přenosu 3. Konvektivní přenos, difúzní přenos, základní bilanční rovnice přenosu 4. Vytvoření geometrie, 2D a 3D prvky sítě, konvergence a residuály, urychlení konvergence 5. Okrajové podmínky 6. Numerické metody řešení, metoda konečných objemů 7. Rovnice přenosu tepla kondukcí, okrajové podmínky 8. Základní rovnice přenosu hmoty, hybnosti a energie, rovnice kontinuity, Navierova-Stokesova (momentová, pohybová) rovnice, rovnice energie 9. Řešení kondukce a konvekce při laminárním proudění 10. Turbulence, Reynoldsovo časové středování k-eps dvourovnicový model turbulence 11. Okrajové podmínky pro k-eps turbulentní model, hmotnostní průtok, turbulentní veličiny, tlak na vstupu, tlak na výstupu, Outflow 12. Řešení kondukce a konvekce při turbulentním proudění Minimálně 70% účast na cvičeních. Absence v rozsahu maximálně 30% musí být omluvena a omluva musí být vyučujícím akceptována (o důvodnosti omluvy rozhoduje vyučující).

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Osnova předmětu 1. Úvod, modelování proudění s využitím CFD programů, charakteristika komerčního systému ANSYS Fluent, řešené úlohy katedrou (projekty VaV, hospodářské smlouvy s firmami). 2. Problematika kontinua, fyzikální vlastnosti tekutin a pevných látek, definice přenosu (konvekce, difuze), numerické metody řešení. 3. Tvorba geometrie pro CFD proudění, generování výpočetní sítě, stabilita numerického výpočtu, konvergence, reziduály, okrajové podmínky. 4. Přenos tepla kondukcí, základní bilanční rovnice přenosu tepla, okrajové podmínky v případě přenosu tepla kondukcí. 5. Použití CFD v aplikaci vedení tepla stavební konstrukci (tvorba 2D modelu, generování výpočetní sítě, definování okrajových podmínek v prostředí ANSYS Workbench). 6. CFD řešení vedení tepla stavební konstrukci v programu ANSYS Fluent, varianty okrajových podmínek, různé materiály, Postprocessing. 7. Základní rovnice přenosu hmoty hybnosti a energie - rovnice kontinuity, Navierova-Stokesova rovnice, rovnice energie, okrajové podmínky, laminární a turbulentní proudění. 8. Turbulence. Fyzikální význam turbulence, náhodný charakter turbulence, statistické přístupy, proudění nestlačitelného a stlačitelného média, k-eps dvourovnicový model turbulence. 9. Řešení turbulentního proudění v uzavřené místnosti (simulace vzduchotechniky), tvorba 3D modelu, generování výpočetní sítě, definování matematického modelu a okrajových podmínek v prostředí ANSYS Workbench. 10. CFD analýza výpočtu proudění v uzavřené místnosti, různé okrajové podmínky, Postprocessing.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2011/2012 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  25
        Zkouška Zkouška 65  26 3
Rozsah povinné účasti: prezenční studium - 80% účast kombinované studium - 50% účast

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Pro splnění zápočtu studenti musí vypracovat individuální semestrální projekt. Na základě splněného zápočtu mohou složit zkoušku, která se bude skládat z písemné a ústní části.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2024/2025 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2023/2024 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2023/2024 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0732A260029) Stavební inženýrství - BIM inženýring P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2023/2024 zimní
2022/2023 zimní