338-0938/02 – Numerické modelování 3D proudění (NumMod3D)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2012/2013 | Rok zrušení | 2021/2022 |
| Určeno pro fakulty | FS, HGF, FEI, USP, FBI | Určeno pro typy studia | doktorské |
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:
Doporučená literatura:
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky