338-0539/01 – Modelování a simulace tekutinových mechanizmů (MoSi)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity4
Garant předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.Garant verze předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2008/2009Rok zrušení2016/2017
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
RAU01 Ing. Jana Jablonská, Ph.D.
KOZ30 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se seznámí s metodami elektrohydraulická analogie, obody RLC. Jejich úkolem bude navrhovat hydraulické obvody, řešit je numerickými metodami použitím programů Matlab-Simulink a SimHydraulics. Výsledky budou analyzovat, hodnotit správnost porovnáním s teorií a případně experimentem případně rekonstruovat obvody za účelem kvalitnějších řešení.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Elektrohydraulická analogie, hydraulický odpor proti pohybu, zrychlení a deformaci Numerické řešení obvodů RLC, použití programů Matlab-Simulink Aplikace Laplaceovy transformace na řešení obvodů RLC, přenosy, stabilita Řešení sloupce kapaliny modelem se soustředěnými parametry (T a PI článek), modelem se spojitě rozloženými parametry Experimentální vyšetřování dynamiky hydraulického obvodu, přechodových charakteristik a porovnání s matematickými modely Matematický model akumulátoru, hydrogenerátoru rotačního, hydromotoru rotačního a přímočarého, rozvadeče, ventilu Řazení odporů do obvodů, zákon o okruzích a uzlech, dynamika odporových sítí, řešení pomocí Matlab-SimHydraulics

Povinná literatura:

KOZUBKOVÁ, M.: Dynamika 2007, el. skripta, VŠB Ostrava, 2007, 109 s. MATLAB User's Guide. The Mathworks, Inc., USA, www.mathworks.com

Doporučená literatura:

ZYMÁK,V.: Dynamika pulzujícího průtoku, PC-DIR spol s r.o., Brno, 1994, NOSKIEVIČ, P.: Modelování a identifikace systémů. Montanex a.s., Ostrava, 1999, 275 s., ISBN 80-7225-030-2

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

DOPORUČENÍ STUDENTŮM : Zopakovat si potřebné poznatky z matematiky, dynamiky, mechaniky tekutin, výpočetní techniky, programování. Datum, hodina, místo konání ústní zkoušky je třeba dohodnout se zkoušejícím. Podmínkou pro zápis ke zkoušce je získání zápočtu ze cvičení. Podmínkou pro zápočet je odevzdání všech 3 programů, za něž je možno získat max. 10, 10, 15 bodů, celkem maximálně 35 bodů. Pro zápočet je nutno získat více jak 24 bodů. Zkouška je ústní a skládá se z testu zodpovězení 2 otázek. Za test lze získat maximálně 30 bodů, za první otázku 20 bodů a za druhou otázku 15 bodů.. HODNOCENÍ : získané body známka 86-100 výborně 66- 85 velmi dobře 51- 65 dobře 0- 50 nevyhověl OTÁZKY Z PŘEDMĚTU 1. Teorie modelování, elektrohydraulická analogie, definice R, L, C odporů, řazení odporů 2. Programy pro řešení hydraulických obvodů 3. Odpor proti pohybu, linearizace, výpočet tlakového spádu 4. Statická charakteristika s uvažováním gravitace řešená v SimHydraulics 5. Výpočet rozvětvené a okružované sítě 6. Odpor proti zrychlení, hydraulická indukčnost 7. Odpor proti deformaci, hydraulická kapacita, 8. Obsah vzduchu v kapalině a jeho vliv na modul pružnosti kapaliny 9. Výpočet charakteristických veličin hydraulických odporů potrubí, linearizace odporů, časové konstanty, perioda, doba běhu vlny, rychlost zvuku, 10. Dynamika v hydraulice, matematický model sloupce kapaliny 11. Odvození rovnice pro R-L článek – turbulentní a laminární proudění 12. Analytické řešení proudění R-L článkem, charakteristický polynom, typy řešení 13. Numerické řešení pomocí SimHydraulics – použité prvky, zdroj, vyhodnocení linearizovaného proudění 14. Numerické řešení pomocí SimHydraulics – použité prvky, zdroj, vyhodnocení laminárního a turbulentního proudění 15. C+(R-L) článek, symetrický T článek, PI článek 16. Segmentované potrubí 17. Rychlost zvuku v kapalině, experimentální určení, určení pomocí časových konstant, určení z numericého řešení 18. Laplaceova a Fourierova transformace – základní definice, přenosy, 19. Přechodové a frekvenční charakteristiky 20. Přechodové a frekvenční charakteristiky řešené v SimHydraulics 21. Určení stability systému užitím Laplaceovy transformace a přenosů 22. Určení vlastní frekvence z přenosu 23. Charakteristiky přenosu prvního a druhého řádu, odpovídající matematické modely 24. Řešení hydraulického rázu v Simhydraulics 25. Matematický model hydraulického akumulátoru, odpory hydraulického plynového akumulátoru, 26. Definování akumulátoru v SimHydraulics, vliv umístění akumulátoru na řešení 27. Rotační hydrogenerátor, matematický model hydrogenerátoru 28. Základní parametry čerpadel, charakteristika čerpadla 29. Odstředivé čerpadlo v SimHydraulics, 1D a 2D charakteristika 30. Porovnání řešení hydraulického rázu s různými zdroji energie (skoková změna tlaku, čerpadlo)

E-learning

Další požadavky na studenta

ne--------------------------------------------------------------------

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

OSNOVA PŘEDMĚTU Týden: P - přednáška, C - cvičení 1. P.: Přenos energie, druhy energií, účinnost přenosu energie, modelování a identifikace, hydraulické sítě C.: Úvod do programových systému pro řešení dynamiky obvodů, ilustrativní příklady 2. P.: statické charakteristiky hydraulických systémů, odpor proti pohybu, linearizace odporu proti pohybu, simulace statických a hydraulických charakteristik v programu Simulink a SimHydraulics – Program č. 1 C.: Výpočet charakteristických veličin hydraulických odporů, linearizace odporů 3. P.: Elektrohydraulická analogie, odpor proti zrychlení, odpor proti deformaci, simulace statických a hydraulických charakteristik v programu Simulink a SimHydraulics C.: Menu v Matlabu, základní bloky Simulinku, grafika 4. P.: Řešení lineární obyčejné diferenciální rovnice vyššího řádu analyticky a numericky – Simulink, SimHydraulics C.: Řešení obyč. dif. rovnic numericky, Matlab-Simulink 5. P.: Řešení nelineární obyčejné diferenciální rovnice vyššího řádu analyticky a numericky – Simulink, SimHydraulics, porovnání obou metod C.: Řešení obyč. dif. rovnic numericky, Matlab-Simulink, porovnání v Excelu, – Program č. 2 6. P.: Laplaceova a Fourierova transformace C.: Aplikace Laplaceovy transformace na obyč. dif. rovnice a soustavy, řešení v Simulinku 7. P.: Přenos a stabilita systému, fyzikální význam přenosu prvního a druhého řádu C.: Řešení přenosu v Simulinku 8. P.: Diskrétní Fourierova transformace, algoritmus FFT C.: Algoritmus FFT v Matlabu, aplikace na diskrétní časový signál, vyhodnocení, filtrace 9. P.: Matematický model sloupce kapaliny, T článek C.: Řešení sériově paralelních RLC obvodů, simulace na počítači 10. P.: Hydraulický akumulátor, sériově a paralelně připojený do obvodu C.: Simulace akumulátoru, přenos a frekvenční charakteristika jednoduchého obvodu s akumulátorem 11. P.: Matematické modely hydromotoru, hydrogenerátory a řídícich prvků C.: Numerické určení optimální polohy akumulátoru 12. P.: Experimentální vyhodnocení hydraulických prvků C.: Vyhodnocení numerických a experimentálních výsledků řešených hydraulických obvodů - – Program č. 3 13. P.: Řešení komplexního hydraulického obvodu C.: Práce na individuálních programech 14. P.: Konzultace individuálních programů C.: Dokončování programů, prezentace, zápočet

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr, platnost do: 2010/2011 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35 (35) 0
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 35  0
        Zkouška Zkouška 65 (65) 0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 65  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2012/2013 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2301) Strojní inženýrství (3909T001) Konstrukční a procesní inženýrství (16) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku