338-0938/01 – Numerické modelování 3D proudění (NumMod3D)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity10
Garant předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.Garant verze předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostvolitelný odborný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1999/2000Rok zrušení2012/2013
Určeno pro fakultyFBI, FS, FEI, HGFUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KOZ30 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 25+0
kombinovaná Zápočet a zkouška 25+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se seznámí s matematickým modelem proudění tekutin, fyzikálním významem laminarity a turbulence. Budou schopni vytvořit matematický model pro řešení aplikace na úlohy obtékání překážek, přirozené konvekce, proudění příměsí a hmotných částic, přestupu tepla stěn a problém vyřešit. Významnou částí práce bude hodnocení řešení, porovnání s teorií a experimenty a stanovení mezí řešitelnosti v daném aplikačním oboru.

Vyučovací metody

Semináře
Individuální konzultace

Anotace

Předmět je zaměřen na možnosti prostorového modelování proudění tvorby sítí pro modelování proudění. Studenti si rozšíří teoretické znalosti v oblasti přenosu hmotnosti, momentu a tepla turbulentního proudění. Pro řešení soustavy rovnic popisujících proudění bude využita metoda konečných objemů. Aplikace metody budou zaměřeny na řešení vícefázového proudění a proudění diskrétních částic, řešení proudění s chemickými reakcemi, hořením paliv apod. Pro praktické aplikace se využívá software Ansys - Fluent resp. CFX. Seminární práce se bude týkat vytvoření matematického modelu a numerické modelování praktických úloh, jako je obtékání překážek, přirozená a smíšená konvekce, proudění příměsí a hmotných částic, přestup tepla stěnou podle konkrétního zaměření dizertační práce doktoranda.

Povinná literatura:

KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění tekutin FLUENT, CFX. Ostrava: VŠB-TU, 2008, 115 s., ISBN 978-80-248-1913-6, (Elektronická publikace na CD ROM). Dostupné z internetu: http://www.338.vsb.cz/seznam.htm BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – Fluent. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1909-9. Dostupnost: < http://www.338.vsb.cz .

Doporučená literatura:

KOZUBKOVÁ, M. Matematické modely kavitace a hydraulického rázu. 1.vyd. Ostrava: VŠB-TU, 2009. 130s. ISBN 978-80-248-2043-9.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

• Turbulence. Fyzikální význam turbulence, matematické modely laminárního a turbulentního proudění s přestupem tepla, proudění nestlačitelného a stlačitelného média. Náhodný charakter turbulence, statistické přístupy, • Reynoldsova pravidla, vektorový a tenzorový zápis rovnic. • Numerické metody řešení proudění. Numerické řešení Navier – Stokesovy rovnice a rovnice kontinuity základními diferenčními metodami, integrální metodou, metodou konečných objemů, metodou konečných prvků, spektrální metodou. • Princip metody konečných objemů. Metoda konečných objemů aplikovaná na jednorozměrné proudění. Řešení diskretizovaných rovnic. Algoritmus SIMPLE, SIMPLEC, multigridní metody, přesnost diferenčních schémat. • Stěnové funkce. Význam stěnových funkcí pro profily rychlosti a teploty při modelování v blízkosti stěny, kriterium bezrozměrných parametrů y+ při použití stěnových funkcí. • Okrajové podmínky. Definice základních veličin proudění na hranicích oblasti, dále turbulentních veličin, veličin týkajících se přestupu tepla stěnou, hmotnostních zlomků příměsí atd. Časově závislé okrajové podmínky. • Metody řešení turbulentního proudění. Přímá simulace (DNS), metoda simulace velkých vírů (LES, DES), metoda časového středování (klasický k-eps model, RNG k-eps model (metoda renormalizační grupy), k-omega model, RSM model (model Reynoldsových napětí). • Preprocesor GAMBIT. Využití preprocesoru GAMBIT pro tvorbu geometrie, generování sítě, přenos geometrií z CAD systémů do GAMBITu, úprava přenesených dat, tvorba sítě, kontrola kvality sítě a export do FLUENTu. • Software FLUENT. Použití FLUENTu pro numerické řešení. Adaptace sítě během simulace. Modifikace numerických parametrů jako je omezení reziduálů, relaxačních parametrů, multigridu. • Aplikace. Teoretické poznatky jsou využity při řešení obtékání překážek, vztlakových sil, přirozené konvekce, proudění s příměsi plynu a pevnými částicemi (aerosoly), přestup tepla stěnou, proudění směsí s uvažováním chemické reakce

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr, platnost do: 2011/2012 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (145) 51
        Zkouška Zkouška 100  0
        Zápočet Zápočet 45  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2012/2013 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (P2102) Nerostné suroviny (3902V010) Automatizace technologických procesů P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (P2102) Nerostné suroviny (3902V010) Automatizace technologických procesů P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (P2301) Strojní inženýrství (2302V007) Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku