618-0812/02 – Modelování metalurgických procesů (MoMePr)
| Garantující katedra | Katedra metalurgie a slévárenství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Karel Michalek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Karel Michalek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2010/2011 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- student bude umět charakterizovat význam, metody a využití metod modelování v technické praxi
- student bude umět formulovat základní zákonitosti fyzikálního a numerického modelování procesů
- student bude umět popsat podobnost dějů, odvozování kritérií podobnosti a aplikaci modelování v metalurgii výroby, zpracování a odlévání oceli
- student bude umět základy 3D modelování geometrie a numerického modelování v CFD programu FLUENT
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Předmět je zaměřen na obecné zásady metod modelování procesů a to jak na matematické, tak i fyzikální metody modelování, dále na zákonitosti
algoritmizace procesů s konkrétními aplikacemi směřovanými do oblasti výroby oceli, její rafinace a odlévání.
Povinná literatura:
[1]Čarnogurská, M. : Základy matematického a fyzikálního modelovania v mechanike tekutin a termodynamike. SF TU Košice, 2000, 176 s.
[2] Michalek, K.: Využití fyzikálního a numerického modelování pro optimalizaci metalurgických procesů. VŠB-TU Ostrava, 2001, 125 s.
[3] Vrožina, M., Jančíková, Z., David, J.: Identifikace systémů. VŠB-TU Ostrava, 2007, 79 s.
[4]Dobrovská, J.: Modelování procesů (matematické modelování. Teoretický základ pro 3.ročník magisterského studijního programu Procesní inženýrství. Leden 2004
[5]Kozubková, M.: Modelování proudění - Fluent I., VŠB-TU Ostrava, 2008.(http://www.338.vsb.cz/PDF/Kozubkova-Fluent.pdf)
[6]Drábková, S., Kozubková, M.: Cvičení z mechaniky tekutin, VŠB-TU Ostrava, 2002.(http://www.338.vsb.cz/PDF/HydroPriklad.pdf)
[7]Bojko, M.: Návody do cvičení „Modelování proudění“ – Fluent, VŠB-TU Ostrava, 2008.(http://www.338.vsb.cz/PDF/Bojko-Fluent.pdf)
Doporučená literatura:
[1]Kuneš, J., Vavroch, O., Franta, V. : Základy modelování. SNTL Praha, 1989, 263 s.
[2]Rédr, M., Příhoda, M.: Základy tepelné techniky. Praha, SNTL, 1991, 677 s.
[3]Uživatelské příručky MS Word, MS Excel
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
2 bodově hodnocené semestrální práce a jejich obhajoba v rámci seminářů v průběhu výuky.
2 bodově hodnocené průběžné testy.
E-learning
V současnosti jsou k dispozici studijní opory v českém jazyce: http://www.fmmi.vsb.cz/cs/okruhy/studium-a-vyuka/podklady-ke-studiu
Pro elektronickou komunikaci s pedagogy využívejte příslušné univerzitní e-mailové adresy, které naleznete zde: http://telsez.vsb.cz/Phonebook.faces .
Průběžně dochází k rozšiřování e-learning prvků ve výuce.
Další požadavky na studenta
V rámci tohoto předmětu nejsou další požadavky na studenta.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky
1.Základní pojmy modelování procesů, klasifikace modelů podle různých kritérií.
Fyzikální modelování, jeho význam v různých vědních oblastech. Podobnost
systémů, konstanty podobnosti.
2.Podobnost geometrická, kinematická, dynamická. Dynamická podobnost
hydrodynamických systémů. Základní typy sil v hydrodynamice. Teplotní
podobnost. Bezrozměrové parametry (kriteria podobnosti), vlastnosti kritérií
podobnosti.
3.Úplná fyzikální rovnice, základní rovnice, kriteriální rovnice. Stanovení
kritérií podobnosti pomocí dimenzionální (rozměrové) analýzy, příklady použití
dimenzionální analýzy.
4.Stanovení kritérií podobnosti pomocí analýzy vztahových rovnic metodou
podobnostní transformace. Podobnostní transformace Navier-Stokesových rovnic.
5.Přibližné fyzikální modelování, význam některých kritérií podobnosti,
problematika současného dodržení identity Fr a Re kriteria. Stanovení měřítek
objemového průtoku. Automodelnost.
6.Experimentální podstata fyzikálního modelování. Zákonitosti výstavby
fyzikálních modelů. Základní experimentální postupy při fyzikálním modelování
proudění tekutých kovů. Metody stanovení retenčních časů, metoda impuls-odezva,
RTD křivky, vizualizace proudění.
7.Základy teorie průtočných reaktorů – hypotetické modely proudění, pístový
tok, dokonalé promíchávání. Reálný reaktor. Teoretický retenční čas. C křivka,
F křivka. Kombinovaný model proudění, střední retenční čas, zkratové proudění,
mrtvý objem. Disperzní model proudění.
8.Numerické modelování, popis CFD programu Fluent, základní modely proudění.
Preprocesing, postprocesing. Ukázky řešených úloh v prostředí Fluent,
9.Statický a dynamický model řízení tavby v kyslíkovém konvertoru, prvky
statického modelu, režimy dmýchání, podstata dynamického modelu řízení,
monitorování tavby, relevantní údaje pro řízení tavby, metody měření.
10.Metoda plánovaného experimentu – DOE. Základní pojmy, cíle, využití
plánovaného experimentu. Sestavení plánu experimentu. Výpočet efektů faktorů a
interakcí. Sestavení výsledného modelu experimentu. SW podpora metodiky DOE.
Praktické využití metody DOE.
11.Aproximativní (přibližné) matematické modelování metalurgických procesů.
Cíle metody, aproximace, regrese, základní principy. Aproximace a regrese
přechodových charakteristik FM a NM směsných oblastí v plynule odlévaných
předlitcích. Identifikace systému. SW podpora pro aproximativní modelování.
Programy
1.Materiálová bilance při sestavení vsázky pro výrobu vysokolegované oceli.
Řešení pro konkrétní zadané podmínky výroby
oceli.
2.Výpočet charakteristických objemů reaktoru z naměřených hodnot impulsní
charakteristiky.
3.Praktické využití metody DOE při stanovení relevantních proměnných životnosti
pružinové oceli.
Pro získání zápočtu je potřebné vypracování programů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.