652-3014/02 – Modelování metalurgických procesů (MMP)
| Garantující katedra | Katedra metalurgických technologií | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Josef Walek, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Josef Walek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
| 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.
Koncepce semestrální práce:
1. Titulní list
2. Obsah
3. Zadání
4. Literární rešerše
5. Experimentální část
6. Závěry
K literární rešerši: teoretický úvod k řešené problematice + rozbor min. 3 zahraničních příspěvků z oblasti NM metalurgických procesů a optimalizace jejich výroby. Rozsah lit. rešerše: 3 až 4 normostrany (1 str. = 1 příspěvek......název, autoři, hlavní cíl, nejdůležitější obrázky a závěry).
Experimentální část: zpracování postupu řešení zvoleného tématu v SW ANSYS Workbench (Geometrie - výpočetní síť - definice modelu - výpočet - zhodnocení výsledků).
Celá seminární práce musí být zformátována v souladu s pokyny pro vypracování DP (katedrálními).
U hodnocení bude brán zřetel na kvalitu:
- vybraných příspěvků (musejí být zaslány i v pdf jako přílohy sem. práce)
- zpracování experimentální části
- závěry
- formátování.
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
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.