Počítačové modelování proudění tekutin (FSI-KPT)

Akademický rok 2023/2024
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 počítačové dynamiky tekutin (CFD).
Výstupy studia a kompetence:

Studenti získají základní znalosti a dovednosti v oblasti modelování proudění tekutin s využitím metod počítačové dynamiky tekutin (CFD). Osvojí si základy práce s profesionálními CFD nástroji z prostředí ANSYS, avšak teoretické poznatky mohou uplatnit při práci s libovolným CFD software. Studenti budou schopni samostatně řešit a analyzovat základní úlohy proudění tekutin. Předmět zároveň dává do souvislosti a umožňuje tak upevnit a prohloubit si znalosti získané v jiných stěžejních disciplínách procesního inženýrství.

Nabyté teoretické a praktické znalosti si mohou rozšířit v navazujícím specializovaném předmětu „Praktické aplikace CFD (K20)“, který studenty připraví na úspěšnou aplikaci CFD při řešení úloh proudění v inženýrské praxi.
Prerekvizity:

Základní znalosti z bakalářského studia.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět je zaměřen na využití moderních metod pro modelování proudění tekutin s využitím počítačové dynamiky tekutin (CFD), které umožňují virtuální testování zařízení a jejich částí v nejrůznějších podmínkách. Metody se v současnosti stále více využívají v praxi, a to zejména díky dostupnějšímu hardwaru i specializovanému softwaru. Studenti budou seznámeni s teoretickými základy metod a naučí se řešit praktické úlohy v prostředí ANSYS.
Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou cvičení, která jsou zaměřena na získání obecného přehledu o počítačovém modelování proudění tekutin a jeho aplikacích při řešení konkrétních úloh z průmyslové praxe. Součástí cvičení jsou také konzultace ke zpracovávaným projektům.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínkou udělení zápočtu je aktivní účast na cvičeních a řešení 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. Proudění tekutin očima simulací

  2. CFD model: Co se skrývá pod pokličkou

  3. Na podmínkách záleží!

  4. Fenomén turbulence kolem nás

  5. Modelování turbulence

  6. Modelování turbulence II

  7. Přenosové jevy v simulaci proudění

  8. Modelování přenosu tepla

  9. Modelování přenosu hmoty a hybnosti

  10. Numerika – alchymie nebo umění?

  11. Postup výpočtu aneb odhalení tajemství řešiče

  12. Reálný vs. virtuální experiment

  13. Řešení semestrálních úloh
Literatura - základní:
1. Tu, J.; Liu, C.; Yeoh, G. H.: Computational Fluid Dynamics, 2nd ed. Butterworth-Heinemann, Waltham, MA, USA (2013)
2. Versteeg, H. K.; Malalasekera, W.: An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, 2nd ed. Pearson Education Ltd., Harlow, UK (2007)
Literatura - doporučená:
1. Wilcox, D. C.: Turbulence Modeling for CFD, 3rd ed. DCW Industries, Inc., La Cañada, CA, USA (2006)
2. Anderson, J. D.: Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications. McGraw-Hill, New York, NY, USA (1995)
3. Uruba, V.: Turbulence, 2. přepracované vydání. České vysoké učení technické v Praze (2014)
4. Patankar, S. V.: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corp., Washington, WA, USA (1980)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-PRI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá 3 Povinně volitelný 2 1 L