338-0953/01 – Modelování proudění tekutin metodou konečných objemů (MPTMKO)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity10
Garant předmětudoc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFBI, FS, FEI, 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 a to s využitím metody konečných objemů (MKO). 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

Individuální konzultace

Anotace

Předmět je zaměřen na možnosti prostorového modelování proudění včetně tvorby výpočetní sítě pro modelování proudění. Studenti si rozšíří teoretické znalosti v oblasti přenosu hmotnosti, hybnosti a tepla při turbulentního proudění. Pro řešení soustavy rovnic popisujících proudění bude využita metoda konečných objemů (MKO). Metoda bude zaměřena na řešení proudění obtékání překážek, proudění příměsí a hmotných částic, řešení proudění s chemickými reakcemi, hořením paliv a proudění s přestupem tepla. Pro praktické aplikace se využívá software ANSYS-Fluent resp. ANSYS - CFX. K tvorbě geometrie se využívá DesignModeler a k tvorbě výpočetní sítě ANSYS Meshing. Seminární práce se bude týkat vytvoření matematického modelu a numerické modelování praktických úloh podle konkrétního zaměření dizertační práce doktoranda.

Povinná literatura:

BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – Fluent. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2008, 141 s. ISBN 978-80-248-1909-9. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění tekutin FLUENT, CFX. Ostrava: VŠB-TU, 2008, 115 s. ISBN 978-80-248-1913-6. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/>. INCROPERA, F., P. ET AL.. Fundamentals of heat and mass transfer. 6th ed.. Hoboken : Wiley, c2007 – xxv. 997 s. ISBN 0-471-45728-0. ANSYS Fluent User’s Guide (Release 18.2). 2017.

Doporučená literatura:

BOJKO, M. 3D PROUDĚNÍ – ANSYS FLUENT - učební text. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2012, 314 s. ISBN 978-80-248-2607-3. Dostupnost < http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/ >. ANSYS Fluent Theory Guide (Release 18.2). 2017. ANSYS Fluent Tutorial Guide (Release 18.2). 2017.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

vypracování seminární práce a ústní zkouška

E-learning

Další požadavky na studenta

ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne ne

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

• Turbulence. Fyzikální význam turbulence, náhodný charakter turbulence, statistické přístupy, matematické modely laminárního a turbulentního proudění, proudění nestlačitelného a stlačitelného média. • 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. 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. 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). • Preprocesory ANSYS DesignModeler a ANSYS Meshing. Využití preprocesoru ANSYS DesignModeleru pro tvorbu geometrie, generování sítě v preprocesoru ANSYS Meshing, přenos geometrií z CAD systémů do ANSYS DesignModeleru, úprava přenesených dat, tvorba sítě, kontrola kvality sítě a export do ANSYS 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, atd.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 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
2027/2028 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2027/2028 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2026/2027 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2026/2027 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2025/2026 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2025/2026 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2024/2025 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2024/2025 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2023/2024 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2022/2023 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2022/2023 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0715D270011) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0715D270011) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0719D270005) Dopravní a manipulační technika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0719D270005) Dopravní a manipulační technika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0715D270013) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0715D270011) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0715D270011) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0719D270005) Dopravní a manipulační technika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0719D270005) Dopravní a manipulační technika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku