618-3014/03 – Modelování metalurgických procesů (MMP)
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 | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | 2021/2022 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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)
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 a jejich vizualizaci s konkrétními aplikacemi směřovanými do oblasti výroby oceli, její rafinace a odlévání.
Povinná literatura:
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] KOZUBKOVÁ, M.: Modelování proudění tekutin Fluent, CFX, VŠB-TU Ostrava, 2008, 154 s. Dostupné z www: http://www.338.vsb.cz/wp-content/uploads/2016/03/Kozubkova-Fluent.pdf
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Ústní zkouška s písemnou přípravou, součástí evaluace je předchozí předkládání projektu na vybrané téma.
E-learning
Další požadavky na studenta
Vypracování semestrálního projektu z oblasti numerického modelování proudění oceli ve zvoleném výrobním agregátu.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
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. Přibližné fyzikální modelování. Automodelnost. Fyzikální význam některých kritérií podobnosti, problematika současného dodržení identity Fr a Re kritéria. Stanovení měřítek objemového průtoku.
4. Experimentální podstata fyzikálního modelování. Metody stanovení retenčních časů, metoda impuls-odezva, RTD křivky, vizualizace proudění. Fyzikálním modelování proudění tekutých kovů. Zákonitosti výstavby fyzikálních modelů. Základní experimentální postupy při fyzikálním modelování proudění tekutých kovů.
5. Základy teorie průtokových reaktorů – hypotetické modely proudění, pístový tok, dokonalé promíchávání. Reálný reaktor. Retenční čas. C křivka, F křivka. Kombinovaný a disperzní model proudění.
6. Výběr vhodných matematických modelů pro popis přechodových dějů metalurgických procesů. Empiricko – matematický a fyzikálně (adekvátně) – matematický přístup řešení. Teoretické základy matematického popisu přechodových dějů. Přístupy a metody řešení aproximace a regrese. Parametrická identifikace.
7. Numerické modelování metalurgických procesů. Teoretické základy matematického modelování přenosových jevů v tekutině. Proudění skutečných kapalin. Laminární a turbulentní proudění. Navier-Stokesovy rovnice a rovnice kontinuity. Numerické metody.
8. Systémy CFD. Přehled dostupných simulačních software. Příklady použití CFD programů v praxi. Základní princip numerické simulace v CFD programu ANSYS FLUENT.
9. Preprocessing: geometrie, výpočetní síť.
10. Preprocessing: volba modelu, operační a okrajové podmínky.Definice a modifikace materiálových vlastností. Použití definice fyzikálních vlastností jako teplotně závislé
funkce.
11. Termická analýza – stanovení tepelné kapacity kovových systémů. Stanovení viskozity materiálu. Termodynamické databáze.
12. Processing: Diskretizační schémata. Úprava podrelaxačních faktorů. Kritéria konvergence úlohy. Výpočet (stacionární, nestacionární).
13. Postprocessing: vyhodnocení výsledků.
14. Modelování procesů tuhnutí kovových systémů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky