338-0545/02 – Modelování a simulace tekutinových systémů (MoSi)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Jana Jablonská, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Jana Jablonská, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
udělení zápočtu ze 3 seminárních prací:
1. měření statických charakteristik potrubí a simulace potrubí v Matlabu - 10 bodů
2. měření statické charakteristiky čerpadla, čerpadel řazených paralelně a sériově, simulace v Matlabu - 15 bodů
3. měření hydraulického rázu a simulace v Matlabu - 10 bodů
absolvování ústní a písemné části zkoušky - 65 bodů
E-learning
Další požadavky na studenta
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 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
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), model svislého potrubí, výpočet hydraulických charakteristik v Matlab-Simulink-Simscape
3. Místní odpory (koleno, clona, ventil, kohout), cejchovní křivka clony, statická charakteristika tekutinových elementů s místními ztrátami
4. Měření statických charakteristik potrubí, místních ztrát, určení odporů
5. Řízení ventilů, místní odpory v pneumatice, výpočet charakteristik v pneumatice v Matlab-Simulink-Simscape
6. Čerpadlo, charakteristiky čerpadla, řazení čerpadel, sání,
7. Neustálené proudění, odpor proti pohybu, odpor proti zrychlení, odpor proti deformaci a kapacita, značení hydraulických a pneumatických odporů, simulace dynamických charakteristik v Matlabu
8. Matematický model sloupce kapaliny, T-článek, segmentované potrubí – Matlab
9. Experimentální a matematické modelování hydraulického rázu
10 Vliv vzduchu v kapalině na modul pružnosti a dynamiku hydraulického obvodu
11. Akumulátor a vzdušník - matematický model, definice, modely rozváděčů a ventilů, jejich řazení v obvodu, řízení
12. Pneumomotory a hydromotory – matematické modely
13. Přenos, Laplaceova a Fourierova transformace, stabilita systému, fyzikální význam přenosu prvního a druhého řádu, modelování v Matlab.
14. Konzultace individuálních programů, prezentace
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky