338-0938/03 – Numerické modelování 3D proudění (NumMod3D)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity10
Garant předmětuprof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.Garant verze předmětudoc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2012/2013Rok zrušení
Určeno pro fakultyFS, FEI, HGF, FBI, USPUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BOJ01 doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
KOZ30 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 25+0
kombinovaná 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

Kombinovaná forma (platnost od: 2013/2014 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P0613D140021) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0613D140021) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2018/2019 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2346) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
Blok předmětů bez studijního plánu - FS - P - en 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný FS - Fakulta strojní stu. blok