Výpočtové metody (FSI-QVM)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚADI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Výpočtové metody je seznámit studenty se soudobými
výpočtovými modely, které jsou pro řešení různých typů úloh
aplikovány při vývoji spalovacích motorů a motorových vozidel.
Úkolem předmětu je vyložit matematickou a fyzikální podstatu
výpočtových modelů, které jsou pro jednotlivé problémy
v současnosti zpracovány až do úrovně programových prostředků.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět Výpočtové metody umožňuje studentům získat znalosti
o soudobých výpočtových modelech, aplikovaných v konstrukci
spalovacích motorů a vozidel pro číslicové zpracování signálů,
frekvenční analýzu periodických a neperiodických signálů,
experimentální modální analýzu mechanických struktur, jakož i
řešení úloh z oblasti akustiky, vedení tepla a proudění tekutin.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Předmět Výpočtové metody má seznámit studenty s nejdůležitějšími
soudobými výpočtovými modely aplikovanými při vývoji moderních
spalovacích motorů a motorových vozidel. Důraz je kladen na
matematické a fyzikální základy výpočtových modelů a
programových prostředků, jakož i verifikaci výsledků výpočtového
modelování adekvátními experimentálními metodami.
Analogové a digitální signály. Digitalizace analogových signálů.
Fourierův rozvoj periodických signálů, numerické řešení.
Neperiodické signálů, diskrétní Fourierova transformace, FFT.
Spektrální okénka. Aplikace číslicových filtrů FIR a IIR.
Experimentální modální analýza mechanických struktur. Vnitřní
akustika kabin vozidel. Akustické emise vozidel. Velké deformace
vozidel. Vedení tepla a proudění tekutin ve spalovacích motorech.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
Znalost fyzikální a matematické podstaty probíraných problémů
a praktické realizace měřících a výpočetních prací s využitím
výpočetní techniky a potřebného softwarového vybavení. Aplikace
znalostí je prověřována na zadaných příkladech. Podmínkou udělení
zápočtu je samostatné vypracování zadaných úloh bez závažných
nedostatků. Průběžná kontrola studia je prováděna na příkladech.
Zkouška:
Při zkoušce jsou prověřovány a hodnoceny znalosti fyzikální podstaty
probíraných problémů, způsobů řešení a jejich aplikace na řešených
úlohách. Zkouška se skládá z písemné části (kontrolního testu),
případně i části ústní. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Hodnocení práce ve cvičeních (hodnocení vypracovaných úloh).
2. Výsledek písemné části zkoušky (kontrolního testu),
popř. části ústní.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Klasifikace signálů, analogové a digitální signály.
2. Digitalizace analogových signálů, číslicové zpracování.
3. Aproximace periodických signálů Fourierovou řadou.
4. Diskrétní Fourierova transformace, algoritmy FFT.
5. Spektrální okénka, základní typy a vlastnosti.
6. Číslicové filtry, nerekurzívní filtry, vlastnosti, návrh.
7. Rekurzívní filtry, z-transformace, typy a katalogy filtrů.
8. Výpočtová modální analýza mechanických struktur, modely MKP.
9. Experimentální modální analýza, měřicí metody.
10. Vnitřní akustika kabin vozidel, výpočtové modely MKP.
11. Akustické emise vozidel, výpočtové modely, MKP, BEM.
12. Velké deformace mechanických struktur, výpočtové modely MKP.
13. Vedení tepla ve spalovacích motorech, výpočtové modely MKP.
14. Proudění tekutin ve spalovacích motorech, modely CFD.
    Cvičení na počítači 1. Technické výpočty a měření. Sběr dat počítačem, zpracování dat.
2. Diskrétní Fourierova analýza v reálném oboru. Praktické provedení.
3. Diskrétní Fourierova analýza v komplexním oboru. Provedení.
4. Rychlá Fourierova transformace (FFT). Modifikace výsledků.
5. Fourierova analýza tangenciálních tlaků.
6. Použití 'okének' při úpravě signálu. Vliv na výsledné spektrum.
7. Měření nerovnoměrnosti chodu na Hookeově (Cardanově) kloubu.
8. Zpracování měření, rozbor kmitavých dějů, analýza spekter.
9. Numerické metody, metoda konečných prvků (MKP), program ANSYS.
10. Praktická práce v systému ANSYS, fáze výpočtu, modelování.
11. Preprocessing - postupy. Direct Generation, Solid Modeling.
12. Úlohy napjatosti a deformace. Preprocessing - práce u počítače.
13. Provedení výpočtu a rozbor výsledků. Postprocessing - u počítače.
14. Řešení statických úloh napjatosti - praktická práce u počítače.
Literatura - základní:
1. Norton, R.L.: CAM DESIGN and Manufakturing Handbook. Industrial Press New York 2002.
2. Genta, G.: Vibration of Structures and Machines. Springer-Verlag 2003
Literatura - doporučená:
1. Píštěk, V. - Štětina, J.: Výpočetní metody ve stavbě spalovacích motorů. Učební text VUT FSI.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Dopravní a manipulační technika 02 Dopravní a manipulační technika-spalovací motory zá,zk 6 Povinný 2 1 L
M2301-5 prezenční studium Dopravní a manipulační technika 01 Dopravní a manipulační technika-motorová vozidla zá,zk 6 Povinný 2 1 L