618-3007/01 – Modelování a vizualizace metalurgických procesů (MaVMP)

Garantující katedraKatedra metalurgie a slévárenstvíKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Karel Michalek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Karel Michalek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MAZ0047 Ing. Patrik Mazur
MIH50 prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
SVI0019 Ing. Jana Sviželová
SAW002 doc. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Získané znalosti: - 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 charakterizovat význam, metody a využití metod modelování v technické praxi. Získané dovednosti: - student bude umět využít svých znalostí k odvození relevantních kritérií podobnosti a návrhu metodiky fyzikálního modelování nejen v oblasti metalurgie, - student bude umět základy 3D modelování geometrie, generace výpočetní sítě a numerického modelování v CFD programu ANSYS FLUENT.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)

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 a jejich vizualizaci s konkrétními aplikacemi směřovanými do oblasti výroby oceli, její rafinace a odlévání.

Povinná literatura:

[1]MICHALEK, K.: Využití fyzikálního a numerického modelování pro optimalizaci metalurgických procesů. VŠB-TU Ostrava, 2001, 125 s. [2] ČARNOGURSKÁ, M.: Základy matematického a fyzikálního modelovania v mechanike tekutin a termodynamike. SF TU Košice, 2000, 176 s. [3] KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění - Fluent I., VŠB-TU Ostrava, 2008. (http://www.338.vsb.cz/PDF/Kozubkova-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.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

http://www.fmmi.vsb.cz/cs/urceno-pro/studenty/podklady-ke-studiu/studijni-opory

Další požadavky na studenta

vypracování dvou seminárních prací z oblasti modelování metalurgických procesů

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Kód předmětuZkratkaNázev
618-3005 SekMet Sekundární metalurgie

Osnova předmětu

1. Základní pojmy modelování procesů, klasifikace modelů podle různých kritérií. Fyzikální modelování, jeho význam v různých vědních oblastech. Podobnost systémů, konstanty podobnosti. 2. Bezrozměrové parametry (kritéria podobnosti), rozdělení a vlastnosti kritérií podobnosti. Úplná fyzikální rovnice, základní rovnice, kriteriální rovnice. Dimensionální analýza. 3. Stanovení bezrozměrových parametrů metodou podobnostní transformace základních rovnic. Podobnostní transformace Navier-Stokesových rovnic. 4. Přibližné fyzikální modelování. Automodelnost. Fyzikální význam některých kritérií podobnosti, problematika současného dodržení identity Fr a Re kritéria. Stanovení měřítek objemového průtoku. 5. Experimentální podstata fyzikálního modelování. Metody stanovení retenčních časů, metoda impuls-odezva, RTD křivky, vizualizace proudění. 6. Fyzikálním modelování proudění tekutých kovů. Zákonitosti výstavby fyzikálních modelů. Základní experimentální postupy při fyzikálním modelování proudění tekutých kovů. 7. Základy teorie průtokových reaktorů – hypotetické modely proudění, pístový tok, dokonalé promíchávání. Reálný reaktor. Retenční čas. C křivka, F křivka. Kombinovaný a disperzní model proudění. 8. Výběr vhodných matematických modelů pro popis přechodových dějů metalurgických procesů. Empiricko – matematický a fyzikálně (adekvátně) – matematický přístup řešení. 9. Teoretické základy matematického popisu přechodových dějů. Přístupy a metody řešení aproximace a regrese. Parametrická identifikace. 10. Metoda plánovaného experimentu – DOE. Základní pojmy, cíle, využití plánovaného experimentu. Praktické využití metody DOE. 11. Statický a dynamický model řízení tavby v kyslíkovém konvertoru. Základní řídící úroveň, nadřazená řídící úroveň. Podstata dynamického modelu řízení, monitorování tavby, relevantní údaje pro řízení tavby, metody měření. Hlavní rysy výpočtu vsázky pro tavbu v kyslíkovém konvertoru. Inovace procesu tavby. 12. Princip numerického modelování metalurgických procesů. Přehled dostupných simulačních software. Teoretické základy matematického modelování přenosových jevů v tekutině. Proudění skutečných kapalin. Laminární a turbulentní proudění. Navier-Stokesovy rovnice a rovnice kontinuity. 13. Systémy CFD. Základní princip numerické simulace v CFD programu ANSYS FLUENT. Preprocessing: geometrie, výpočetní síť, volba modelu, operační a okrajové podmínky. 14. ANSYS FLUENT: Processing: výpočet (stacionární, nestacionární), konvergence řešení; Postprocessing: vyhodnocení výsledků. Příklady použití CFD programů v praxi.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  20
        Zkouška Zkouška 70  21
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2020/2021 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2109) Metalurgické inženýrství (2109T038) Moderní metalurgické technologie K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2015/2016 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_N 2014/2015 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok