Úvod do MKP a CFD (FSI-KFE)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s podstatou, způsobem použití, výhodami, nevýhodami a případnými úskalími metod MKP a CFD.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají základní informace o MKP a CFD, přičemž současně s tím si již sami na jednoduchých úlohách vyzkoušejí jejich použití. Nabyté teoretické a praktické znalosti si mohou v dalších semestrech rozšířit v navazujících specializovaných předmětech („Praktické aplikace MKP (KAM)“ a „Praktické aplikace CFD (K20)“), které studenty připraví na úspěšnou aplikaci MKP a CFD při řešení úloh v praxi.
Prerekvizity:
Základní znalosti z mechaniky pevných látek, mechaniky tekutin a matematiky.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na moderní numerické metody MKP a CFD, které umožňují virtuální testování zařízení a jejich částí v nejrůznějších podmínkách. Obě metody se v současnosti stále více využívají v praxi a to zejména díky dostupnějšímu hardwaru i specializovanému softwaru. Studenti budou seznámeni s teoretickými základy obou metod a naučí se řešit praktické úlohy v prostředí ANSYS Workbench.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou cvičení, která jsou zaměřena na získání teoretického základu, aplikaci MKP a CFD při řešení konkrétních příkladů a konzultace k individuálním projektům.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet bude udělen za aktivní účast na cvičeních a po úspěšném obhájení projektu, který budou studenti zpracovávat v průběhu semestru.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních bude kontrolována a případná absence řešena samostudiem daného tématu.
Typ (způsob) výuky:
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Úvod do MKP
2. Prutové prvky
3. Osově symetrické úlohy
4. Skořepinové konstrukce
5. Vedení tepla
6. Propojení vedení tepla a pevnostní analýzy
7. Úvod do CFD
8. Základy CFD modelování
9. Turbulence
10. Úvod do metody konečných objemů
11. Konvekčně-difuzní úloha
12. Vlastnosti diskretizačních schémat
13. Řešení provázaných rovnic pro rychlost a tlak; obhajoba individuálních projektů
Literatura - základní:
1. Lee, H.-H.: Finite element simulations with ANSYS workbench 14: Theory, applications, case studies. Schroff Development Corp., Mission, KS, USA, 2012.
Literatura - doporučená:
1. Schneider, P.; Vykutil, J.: Aplikovaná metoda konečných prvků: lineární elastická analýza rotačních skořepinových konstrukcí. PC-DIR, Brno, 1997.
2. Huebner, K. H.; Dewhirst, D. L.; Smith, D. E.; Byron, T. G.: The finite element method for engineers, 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 2001.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá 3 Povinně volitelný 1 1 L
N-PRI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá 3 Povinně volitelný 2 1 L