618-3014/03 – Modelování metalurgických procesů (MMP)

Garantující katedraKatedra metalurgie a slévárenstvíKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
CUP0018 Ing. Jiří Cupek
MIH50 prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
SAW002 doc. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
WAL0017 Ing. Josef Walek
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)
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:

[1] MICHALEK, K. Využití fyzikálního a numerického modelování pro optimalizaci metalurgických procesů. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2001. ISBN 80-7078-861-5. [2] ČARNOGURSKÁ, M. Základy matematického a fyzikálního modelovania v mechanike tekutin a termodynamike. SF TU Košice, 2000. [3] MICHALEK, K. Modelování a vizualizace metalurgických procesů: studijní opora. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, 2014. ISBN 978-80-248-3582-2. [4] MAZUMDAR, D., EVANS, J.W. Modeling of steelmaking processes. Boca Raton: CRC Press, 2010. ISBN 978-1-4200-6243-4. [5] JACK ZECHER, FEREYDOON DADKHAH: ANSYS Workbench Tutorial with Multimedia CD Release 12. Schroff Development Corporation. 2009. 256 s. ISBN-10: 1585035815

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

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

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 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  21
        Zkouška Zkouška 70  30
Rozsah povinné účasti: Max. 1 absence.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (N0715A270003) Metalurgické inženýrství (S01) Moderní technologie výroby kovů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku