618-3009/01 – Pokročilé metody numerických simulací metalurgických procesů (PMNSMP)
Garantující katedra | Katedra metalurgie a slévárenství | Kredity | 6 |
Garant předmětu | prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | 2020/2021 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Získané znalosti:
- student bude umět charakterizovat význam a využití numerického modelování v technické praxi
- student bude umět stanovit typ úlohy, určit vhodný řešič a definovat podmínky výpočtu
Získané dovednosti:
- student bude umět 3D modelování geometrie, generování výpočetní sítě konečných objemů a numerické modelování v CFD programu ANSYS FLUENT
- student bude umět základy modelování plnění a tuhnutí oceli v programu QuikCAST včetně generování výpočetní sítě metodou konečných diferencí
- student bude schopen samostatně zpracovat a navrhnout technologii metalurgie oceli
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět navazuje na předmět Modelování a vizualizace metalurgických procesů a prohlubuje teoretické znalosti a praktické dovednosti v oblasti numerického modelování metalurgických procesů. Pozornost je zaměřena především na studium proudění v metalurgických průtokových reaktorech pomocí numerické simulace v prostředí řešiče ANSYS FLUENT a studium tuhnutí oceli v prostředí simulačního software QuikCAST.
Povinná literatura:
1] TKADLEČKOVÁ, M., A KOL.: Pokročilé metody numerické simulace metalurgických procesů. (Studijní opora k předmětu je zpracovávána v rámci projektu FRVŠ 2013.
[2] MICHALEK, K.: Využití fyzikálního a numerického modelování pro optimalizaci metalurgických procesů. VŠB-TU Ostrava, 2001, 125 s.
[3] ČARNOGURSKÁ, M.: Základy matematického a fyzikálního modelovania v mechanike tekutin a termodynamike. SF TU Košice, 2000, 176 s.
[4] KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění - Fluent I. VŠB-TU Ostrava, 2008. ( http://www.338.vsb.cz/PDF/Kozubkova-Fluent.pdf )
Doporučená literatura:
Odborná literatura, příspěvky na konferencích.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Vypracování semestrálního projektu a absolvování průběžných testů.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Modelování proudění v průtokových metalurgických reaktorech – příklady modelování proudění v mezipánvi, v oblasti ponorných výlevek, krystalizátoru, v počátečních fázích plnění při odlévání oceli spodem do ingotů. Identifikace charakteru proudění. Stacionární a nestacionární podmínky proudění. Modelování turbulentního proudění.
2. Popis oblasti – geometrie symetrických a asymetrických těles. Volba hustoty a typu výpočetní sítě. Okrajové podmínky – Flow Boundary Conditions (velocity inlet, pressure inlet, mass flow inlet, pressure outlet, outflow). Stanovení parametrů turbulence.
3. Definice a modifikace materiálových vlastností. Použití definice fyzikálních vlastností jako teplotně závislé funkce. Termická analýza – stanovení tepelné kapacity kovových systémů. Stanovení viskozity materiálu.
4. Diskretizační schémata. Úprava podrelaxačních faktorů. Kritéria konvergence úlohy.
5. Modelování procesů tuhnutí kovových systémů. Rovnice vedení tepla.
6. Přirozená konvekce taveniny během fázové změny. Řešení vedení tepla spojeného s fázovou transformací pomocí metody konečných diferencí, konečných objemů a konečných prvků.
7. Mikrosegregační modely. Makrosegregační modely. Modely predikce porosity. Niyamovo kritérium.
8. Identifikace modelované oblasti. Výpočet a volba koeficientů přestupu tepla.
9. Definice okrajových podmínek simulace procesu tuhnutí. Stanovení materiálových vlastností modelovaného systému – identifikace teplot fázových změn, entalpie vs. tepelná kapacita, závislost termodynamických vlastností na teplotě.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky