338-0545/03 – 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 | prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | 2020/2021 |
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 – ztráty, 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, určení ztrátového a průtokového součinitele pro koleno, ventil kulový, redukci
11. Modely hydraulických prvků, otvor konstantního průřezu (clona), lineární hydraulický odpor
12. Otvor proměnného průžezu, matematický model v Matlabu
13. Modely pneumatických prvků, pneumatický otvor konstantního průřezu (clona), pneumatický otvor proměnného průřezu v Matlabu
14. Čerpadla - hydrogenerátory, rotační hydrogenerátor, teoretický rozbor, základní parametry čerpadel, charakteristika čerpadla
15. Odstředivé čerpadlo v Matlabu, 1D a 2D charakteristika čerpadla WILO RS 25/4 230 V PN 10
16. Obvody pro určení tlakového spádu a statické charakteristiky na hydr. elementech v Matlabu
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), obvod v Matlabu
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 potrubí, model svislého potrubí, výpočet hydraulických charakteristik v Matlab-Simulink-Simscape, základní pneumatické prvky
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,
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