635-3040/01 – Modelování tepelných procesů (MTP)

Garantující katedraKatedra tepelné technikyKredity6
Garant předmětuprof. Dr. Ing. René PyszkoGarant verze předmětuprof. Dr. Ing. René Pyszko
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MAC589 Ing. Mario Machů, Ph.D.
PYS30 prof. Dr. Ing. René Pyszko
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+4
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student bude umět: - aplikovat teorii podobnosti při tvorbě modelu, - použít rozměrovou analýzu pro popis fyzikálních dějů, sestavit kriteriální rovnici, - determinovat okrajové podmínky tepelných úloh, - aplikovat stacionární a nestacionární metodu elementárních bilancí, resp. konečných objemů na řešení úloh sdílení tepla vedením, konvekcí a zářením, - determinovat podmínky stability explicitní metody, - numericky řešit problémy sdílení tepla se změnou fáze, - řešit úlohy výměny tepla radiací mezi několika povrchy, - analyzovat a algoritmizovat transport tepla v pecích a při plynulém odlévání a stanovit okrajové podmínky.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Předmět je zaměřen na teoretické a praktické přístupy k modelování transportu tepla. Pozornost je věnována aplikaci teorie podobnosti, využití rozměrové analýzy pro popis fyzikálního děje, numerickému modelování vedení tepla v kartézských a válcových souřadnicích s využitím metody elementárních bilancí resp. metody konečných objemů, stanovení okrajových podmínek, modelování vedení tepla se změnou fáze, modelování výměny tepla radiací mezi více povrchy v diatermním prostředí. Znalosti jsou aplikovány na modelování přenosu tepla v pecích a v procesu plynulého odlévání včetně determinace okrajových podmínek.

Povinná literatura:

[1] STAŠA, P. Modelování a simulace. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2014. ISBN 978-80-248-3657-7. [2] KUNEŠ, J. Modelování tepelných procesů. 1. vyd. Praha: SNTL, 1989. ISBN 80-03-00134-X. [3] RÉDR, M., PŘÍHODA, M. Základy tepelné techniky. 1. vyd. Praha: SNTL, 1991. ISBN 80-03-00366-0. [4] VDI Heat Atlas, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2010).

Doporučená literatura:

[1] KOZEL, K., FÜRST, J. Numerické metody řešení problémů proudění. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2001. [2] DOLEJŠÍ, Z. a kol. Plynulé odlévání oceli. Díl 1., Tepelně technické poměry při plynulém odlévání oceli. 2. vyd. Praha: Technickoekonomický výzkumný ústav hutního průmyslu, 1989. [3] ENENKL, V., HLOUŠEK, J., JANOTKOVÁ, E. Termomechanika. 10. vyd. Brno: VUT, 1983.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Písemný test a ústní zkouška.

E-learning

Další požadavky na studenta

Nejsou další požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

• Cíle modelování, druhy modelů. Fyzikální a matematické modelování. • Základy teorie podobnosti. Úplná fyzikální rovnice, podmínky jednoznačnosti. Konstanta podobnosti, indikátor podobnosti, invariant. Odvození kriteriální rovnice metodou analýzy základních rovnic. • Princip rozměrové analýzy, aplikace na praktických problémech. • Fyzikální modelování. Využití analogií. • Implementace závislostí termo-fyzikálních vlastností v numerických modelech. Regresní analýza, interpolace. Praktické úlohy. • Okrajové podmínky. Použití kriteriálních rovnic pro definici povrchové podmínky. • Modelování ohřevu a chlazení tepelně technicky tenkého tělesa s rekrystalizací. Realizace modelu v Matlabu a Excelu. • Modelování vedení tepla v tlustých tělesech. Fourierova rovnice vedení tepla, diskretizace Laplaceova operátoru. Principy metody konečných objemů a metody konečných prvků. • Numerická náhrada derivací ve Fourierově rovnici vedení tepla. Explicitní, implicitní a smíšené metody sítí. • Metoda elementárních bilancí pro stacionární a nestacionární úlohu v kartézských a polárních souřadnicích. Aplikace na konkrétní úlohy. • Podmínka stability explicitní metody pro vnitřní a vnější element, fiktivní teplota. Volba dělní sítě. Přesnost numerického řešení. • Modelování vedení tepla se změnou fáze. Praktická úloha modelování tuhnutí oceli. • Modelování vedení tepla s transportem látky. Model krystalizátoru plynulého odlévání. • Sdružený teplotní model s průchodem elektrického proudu a vznikem Jouleova tepla. • Modelování sdílení tepla zářením. Index směrovosti. Výměna tepla zářením mezi několika povrchy v průteplivém prostředí. • Modelování sdílení tepla v pracovním prostoru pece. • Modelování procesu plynulého odlévání, metody stanovení podmínek jednoznačnosti v licím stroji. Determinace povrchových podmínek v krystalizátoru, v sekundární a terciární oblasti chlazení. Simulace vlivu parametrů na odvod tepla a tvorbu licí kůry.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná 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  20
        Zkouška Zkouška 70  31
Rozsah povinné účasti: doporučená

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2022/2023 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (N0713A070004) Tepelně energetické inženýrství TKM K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku