338-0545/02 – Modelování a simulace tekutinových systémů (MoSi)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity5
Garant předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.Garant verze předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Odkaz na webJazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
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+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se seznámí s metodami elektrohydraulické analogie, obvody 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. V aplikacích se seznámí s modelováním dynamických jevů při proudění v rozvodných potrubích metodami numerické analýzy.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Předmět je zaměřen na problematiku elektrohydraulické analogie a řešení RLC obvodů numerickými metodami při použití programu Matlab-Simulink-Simscape. Součástí předmětu je měření hydraulických veličin vybraných hydraulických a pneumatických obvodů, připravovat návrhy obvodů a řešit je jak staticky tak dynamicky. Část předmětu je věnována fyzikálním vlastnostem tekutin a jejich dynamickému chování.

Povinná literatura:

KOZUBKOVÁ, M.: Modelování a simulace hydraulických systémů 2009, el. skripta, VŠB Ostrava, 2007, 109 s. NOSKIEVIČ, P.: Modelování a identifikace systémů. Montanex a.s., Ostrava, 1999, 275 s., ISBN 80-7225-030-2 NEVRLÝ, J.: Modelování pneumatických systémů. Brno: Akademické nakladatelství CERM Brno, 2003. 180 s. 1. vydání. ISBN 80-7204-300-5

Doporučená literatura:

ZYMÁK,V.: Dynamika pulzujícího průtoku, PC-DIR spol s r.o., Brno, 1994, KOZUBKOVÁ, M., RAUTOVÁ, J.: Inovace předmětu modelování a simulace pro rozvoj ve vývoji a výzkumu, VŠB-TU Ostrava, 2010-2011.

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

E-learning

Další požadavky na studenta

Student vypracuje zadané protokoly k zápočtu a po udělení minimálního počtu bodů se může zapsat na zkoušku. Otázky ke zkoušce 1. Modelování a identifikace 2. Elektrohydraulická analogie hydraulických a pneumatických odporů, Řazení odporů R, L, C 3. Programy pro řešení hydraulického a pneumatického obvodu, Matlab 4. Foundation Library Hydraulic+Pneumatic, SimHydraulics 5. Odpor proti pohybu - odpor třením, odpor třením v potrubí 6. Obvod pro určení třecích ztrát 7. Výpočet tlakového spádu, Hydraulics, Pneumatic, výpočet statické charakteristiky 8. Statická charakteristika - jednoduché potrubí, systém sériový, paralelní 9. Místní odpor, ztrátový součinitel, určení cejchovní křivky 10. Koleno, ventil kulový, určení ztrátového a průtokového součinitele 11. Modely hydraulických prvků, otvor konstantního průřezu (clona), lineární hydraulický odpor 12. Redukce, koleno, otvor proměnného průžezu 13. Modely pneumatických prvků, pneumatický otvor konstantního průřezu (clona), pneumatický otvor konstantního průřezu (ISO 6358), pneumatický otvor proměnného průřezu 14. Čerpadla - hydrogenerátory, rotační hydrogenerátor, teoretický rozbor, základní parametry čerpadel, charakteristika čerpadla 15. Odstředivé čerpadlo v SimHydraulics, 1D a 2D charakteristika čerpadla WILO RS 25/4 230 V PN 10 16. Obvody s čerpadly, obvod - tlakový spád, obvod - statická charakteristika 17. Dynamické odpory, odpor proti zrychlení, hydraulická indukčnost sloupce kapaliny v SimHydraulics 18. Opor proti deformaci a hydraulická kapacita, odpor proti deformaci plynu, kapacita nádrží, hydraulická kapacita objemu kapaliny v SimHydraulics 19. Matematický model sloupce kapaliny, R-(L+C) článek (tzv.. T článek), Numerické řešení - SimHydraulics 20. Segmentované potrubí, schéma, použití 21. Rychlost zvuku v potrubí, modul pružnosti, obsah vzduchu 22. Hydraulický ráz, experimentální zkoumání hydraulického rázu ve vodě, řešení metodou elektrohydraulické analogie 23. Hydraulický akumulátor, odpory hydraulického plynového akumulátoru, hydraulický ráz s akumulátorem

Minimální znalostní požadavky

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Osnova předmětu po jednotlivých týdnech (blocích ) výuky: 1. Přenos energie, druhy energií, účinnost přenosu energie, modelování a identifikace, hydraulické a pneumatické sítě, metody řešení, software 2. Odpor proti pohybu, třecí odpor, tlakový spád a statická charakteristika vedení (potrubí) 3. Hydraulické a pneumatické zdroje, fyzikální vlastnosti kapalin a plynů, modul pružnosti 4. Statická charakteristika tekutinových elementů s místními ztrátami 5. Simulace tlakového spádu a statických charakteristik v programu Matlab-Simulink-Simscape, definování obvodu, výpočet tlakového spádu, výpočet statické charakteristiky 6. Neustálené proudění, odpor proti pohybu, odpor proti zrychlení, odpor proti deformaci a kapacita, značení hydraulických a pneumatických odporů 7. Simulace dynamických charakteristik v Matlabu 8. T-článek, řešení lineární obyčejné diferenciální rovnice vyššího řádu analyticky a numericky – SimHydraulics 9. Laplaceova a Fourierova transformace, Přenos a stabilita systému, fyzikální význam přenosu prvního a druhého řádu. 10. Akumulátor a vzdušník - matematický model, definice, modely rozváděčů a ventilů, jejich řazení v obvodu, řízení 11. Řešení obvodu s čerpadly, odstředivé čerpadlo v SimHydraulics, 1D a 2D charakteristika, řazení čerpadel sériové a paralelní, obvody s čerpadly, obvod - tlakový spád, statická charakteristika, hydraulický ráz, 12. Řešení pneumatických obvodů se zdroji tlakové energie, statické charakteristiky obvodů, dynamické charakteristiky 13. Aplikace z oblasti JE jako je dynamika potrubního rozvodu s zdroji energie a řídícími prvky 14. Konzultace individuálních programů, prezentace

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  24
        Zkouška Zkouška 65  27
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2017/2018 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N2301) Strojní inženýrství (2302T043) Hydraulika a pneumatika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku