338-0546/04 – Modelování proudění s přenosem tepla (MPsPT)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity4
Garant předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.Garant verze předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2016/2017Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSPUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BLE02 doc. Ing. Tomáš Blejchař, Ph.D.
BOJ01 doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
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 6+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

V předmětu se studenti posluchači podrobně seznámí se základními pojmy z oblasti modelování proudění látky a směsi látek, včetně uvažování chemických reakcí, sdílení tepla, radiace, dále s problematikou proudění částic (pevné, kapalné, plynné) ve formě diskrétní fáze.

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, apod.

Povinná literatura:

KOZUBKOVÁ, M., BLEJCHAŘ, T., BOJKO, M.: Modelování přenosu tepla, hmoty a hybnosti, VŠB-TU Ostrava, 2011, 174 s. ISBN 978-80-248-2491-9. KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění tekutin FLUENT, CFX. Ostrava: VŠB-TU, 2008, 115 s., ISBN 978-80-248-1913-6, (Elektronická publikace na CD ROM) INCROPERA, P. F., DEWITT, P. D., BERGMAN, L. T., LAVINE, S. A., Fundamentals of Heat and mass transfer. 997 s. ISBN 978-0-471-45728-2.

Doporučená literatura:

BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – FLUENT. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. 144 s. ISBN 978-80-248-1909-9. BLEJCHAŘ, T. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – CFX. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2009. 138 s. ISBN 978-80-248-2050-7. BLEJCHAŘ, T. Turbulence Modelování proudění – CFX. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2012. 263 s. ISBN 978-80-248-2606-6.

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

E-learning

Další požadavky na studenta

Student vypracuje seminární práce, za které musí získat minimální počet bodů k zápočtu Otázky: 1. Hypotéza o kontinuu 2. Metody řešení přenosu tepla, hmoty, hybnosti 3. Vlastnosti pevných látek a tekutin 4. Bezrozměrná kritéria 5. Konvektivní přenos 6. Difúzní přenos 7. Bilanční rovnice přenosu 8. Okrajové podmínky 9. Numerické metody řešení, diferenční metoda řešení, metoda konečných objemů 10. Vytvoření geometrie, prvky sítě, konvergence a residuály, urychlení konvergence, relaxace 11. Rovnice přenosu tepla kondukcí, okrajové podmínky 12. Základní rovnice přenosu hmoty, hybnosti a energie, rovnice kontinuity, Navierova-Stokesova (momentová, pohybová) rovnice, rovnice energie 13. Podmínky vstupu a výstupu 14. Řešení kondukce a konvekce při laminárním proudění 15. Turbulence, Reynoldsovo časové středování , k-ε dvourovnicový model turbulence 16. Okrajové podmínky pro k-ε turbulentní model, hmotnostní průtok, turbulentní veličiny, tlak na vstupu, tlak na výstupu, Outflow 17. Stěnové funkce, možnosti zpřesnění výpočtu, vliv kvality sítě na volbu stěnové funkce pro různé modely turbulence, výběr turbulentního modelu pro zpřesnění výpočtu 18. Řešení kondukce a konvekce při turbulentním proudění, přestup tepla při turbulentním obtékání desky 19. Analýza výměníků tepla, základní typy výměníků a jejich popis, tepelný výkon a tlaková ztráta výměníku 20. Transportní rovnice pro přenos plynných směsí, fyzikální vlastnosti směsi plynů, vody a pevných materiálů

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 2. Hypotéza o kontinuu, fyzikální vlastnosti pevných látek a tekutin, bezrozměrná kritéria 3. Definice přenosu, konvekce, difúze, bilanční rovnice přenosu, okrajové podmínky 4. Numerické metody řešení, diferenční metody, tvorba geometrie, sitě, konvergence a reziduály. 5. Přenos tepla kondukcí, okrajové podmínky, jednorozměrné vedení tepla, časově závislé řešení. 6. Základní rovnice přenosu hmoty hybnosti a energie - rovnice kontinuity, Navierova-Stokesova rovnice, rovnice energie, okrajové podmínky. 7. Řešení kondukce a konvekce při laminárním proudění, okrajové podmínky na tenké stěně, přestup tepla při obtékání desky. 8. Turbulentní proudění, Reynoldsovy rovnice a rovnice kontinuity, k-eps dvourovnicový model turbulence, 9. Okrajové podmínky, stěnové funkce, vliv kvality sítě na volbu stěnové funkce, řešení kondukce a konvekce při turbulentním obtékání desky 10. Obtékání trubky, obtékání trubky s přestupem tepla 11. Proudění napříč svazkem trubek uspořádaných za sebou a křížem 12. Řešení difúzní rovnice, šíření směsi plynů, aplikace 13. Definice porézního prostředí, určení konstant matematického modelu, aplikace 14. Metoda dynamických a klouzajících sítí.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 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  25
        Zkouška Zkouška 65  26
Rozsah povinné účasti: xxx

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku