338-0542/02 – Aplikovaná mechanika v JE (AMvJE)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | 2021/2022 |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se seznámí s fyzikálním významem turbulentního a laminárního proudění tekutin. Metody matematického modelování budou využity při návrhu matematického modelu proudění v aplikacích zaměřených na řešení přirozené konvekce, proudění příměsí a hmotných částic, přestupu tepla stěn, radiace, vícefázové proudění. Řešení bude porovnáno s teorií a experimenty a stanovení mezí řešitelnosti v daném aplikačním oboru.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět se zabývá fyzikálním významem turbulence, matematickými modely
laminárního a turbulentního proudění s přestupem tepla, prouděním
obecně stlačitelných plynů. Pro řešení se aplikován softwarový
produkt Ansys-Fluent, který využívá k řešení metodu konečných objemů. Matematický model je definován soustavou parciálních diferenciálních rovnic a doplněn okrajovými a počátečními
podmínkami. Zohledňují se kromě běžných podmínek proudění také podmínky na stěně, přestup tepla stěnou, radiaci,. podmínky pro příměsi atd. Podrobně jsou definovány klasické modely turbulence. Teorie je aplikována na příklady řešící obtékání překážek, vztlakové síly, přirozenou
konvekci, přestup tepla stěnou, radiaci, vícefázové proudění apod..
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
no
Další požadavky na studenta
no .
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
OSNOVA PŘEDMĚTU
1. Úvod, numerické modelování proudění – různé komerční systémy, Fluent – fyzikální modely, turbulentní modely, metody řešení přenosu tepla, hmoty a hybnosti, komerční systémy pro řešení proudění, řešené příklady od firmy, katedrou, ekologické úlohy
C.: Práce na pracovních stanicích, operační systém Windows, úvod do Fluentu
2. Hypotéza o kontinuu, fyzikální vlastnosti pevných látek a tekutin, bezrozměrná kritéria
C: Tvorba geometrie v Ansys-meshing, prostředí, kreslení základní útvarů. Modelování laminárního proudění v 2D geometrii, grafické vyhodnocení výsledků
3. Definice přenosu, konvekce, difúze, bilanční rovnice přenosu, okrajové podmínky
C.: Vytvoření geometrie náhlého rozšíření, metody síťování proudění při náhlém rozšíření průtočného průřezu, geometrie, okrajové podmínky
4. Numerické metody řešení, diferenční metody, tvorba geometrie, sitě, konvergence a reziduály.
C.: Síťování oblasti 2D a 3D, kontrola sítě, export do Fluentu
5. Přenos tepla kondukcí, okrajové podmínky, jednorozměrné vedení tepla, časově závislé řešení.
C.: Modelování přenosu tepla kondukcí v různých materiálech,
6. Základní rovnice přenosu hmoty hybnosti a energie - rovnice kontinuity, Navierova-Stokesova rovnice, rovnice energie, okrajové podmínky.
C: Časové závislé řešení vedení tepla kondukcí
7. Řešení kondukce a konvekce při laminárním proudění, okrajové podmínky na tenké stěně, přestup tepla při obtékání desky.
C.: Modelování laminárního proudění v obdélníkové mezeře, grafické vyhodnocení výsledků
8. Turbulentní proudění, Reynoldsovy rovnice a rovnice kontinuity, k-eps dvourovnicový model turbulence, okrajové podmínky, stěnové funkce, vliv kvality sítě na volbu stěnové funkce, řešení kondukce a konvekce při turbulentním obtékání desky
C. Modelování turbulentního proudění v obdélníkové mezeře a kondukce ve stěně, grafické vyhodnocení výsledků
9. Obtékání trubky, obtékání trubky s přestupem tepla
C. Modelování turbulentního proudění v při obtékání trubky ve 2D, vyhodnocení tepelného výkonu, Nusseltova čísla
10. Proudění napříč svazkem trubek uspořádaných za sebou a křížem
C.: Řešení individuální seminární práce
11. Analýza výměníků tepla, tepelný výkon a tepelná ztráta a výkon, metody tepelného výpočtu výměníku.
C.: Řešení individuální seminární práce
12. Řešení souproudého a protiproudého výměníku
C.: Řešení individuální seminární práce
13. Výpočet tepelného výměníku voda-vzduch a spirálového souproudého a proutiproudého výměníku
C.: Řešení individuální seminární práce
14. Konzultace
C.: Prezentace výsledků seminární práce, zápočet
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky