338-0953/01 – Modelování proudění tekutin metodou konečných objemů (MPTMKO)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS, 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 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:
Doporučená literatura:
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.