Simulační výpočty, CAD (FSI-9SVC)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Hlavním cílem předmětu je připravit studenty tak, aby byli schopní vyvinout, implementovat a aplikovat vhodné modely pro řešení problémů z oblastí svých doktorských prací.
Výstupy studia a kompetence:

Pochopení zásad návrhu matematických modelů a simulací komplexních systémů. Přehled o počítačových modelech a simulačních nástrojích pro navrhování, analýzu a optimalizaci.
Prerekvizity:

Inženýrská úroveň znalosti matematiky, fyziky a chemie.
Obsah předmětu (anotace):

Doktorandi se seznámí se simulacemi procesů a metodami výpočtové podpory při návrhu procesů a zařízení. Bude provedena klasifikace matematických modelovacích přístupů pro systémy s přenosem hmoty a tepla, prouděním a chemickými reakcemi. Studenti prohloubí své znalosti týkající se bilancování a simulací komplexních systémů zahrnujících vícefázové, reaktivní či tranzientní procesy. Dále bude pozornost věnována numerickým metodám pro řešení soustav rovnic. Diskutovány budou i optimalizační metody pro procesní systémy, propagace chyb a regresní analýza.
Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou přednášek zaměřených na témata potřebná ke zvládnutí zvolených doktorských projektů. Tyto zahrnují práci v odpovídajících softwarových nástrojích.
Způsob a kritéria hodnocení:

Student vyvine model procesu či simulační model se vztahem ke své doktorské práci.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

Účast na přednáškách je doporučená. Zameškaná výuka se nahrazuje samostudiem s využitím literatury specifikované vyučujícím, příp. dle potřeby předem dohodnutou konzultací a rozpravou nad zpracovávaným modelem.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška

  • Klasifikace matematických modelovacích přístupů

  • Bilancování komplexních systémů zahrnujících vícefázové, reaktivní či tranzientní procesy

  • Modelování systémů s přenosem hmoty a tepla, prouděním a chemickými reakcemi

  • Simulace procesů s využitím modulárního přístupu

  • Simulace procesů s využitím rovnicového přístupu

  • Numerické metody pro řešení soustav rovnic

  • Tranzientní simulace procesů

  • Optimalizační techniky pro procesní systémy

  • Analýza šíření chyb
Literatura - základní:
1. Felder, R. M.; Rousseau, R. W.; Bullard, L. G.: Elementary Principles of Chemical Processes, 4th ed., Wiley, Hoboken, NJ, USA (2015)
2. Chaves, I. D.; López, J. R.; Zapata, J. L.; Robayo, A. L.; Niño, G. R.: Process Analysis and Simulation in Chemical Engineering, Springer, Cham, Switzerland (2016)
3. Dahlquist, G; Björck, Å.: Numerical Methods in Scientific Computing, SIAM, Philadelphia, PA, USA (2008)
Literatura - doporučená:
1. Upreti, S. R.: Process Modeling and Simulation for Chemical Engineers: Theory and Practice, Wiley, Hoboken, NJ, USA (2017)
2. Puigjaner, L.; Heyen, H. (Eds.): Computer Aided Process and Product Engineering, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, (2006)
3. Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P.: Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing, 3rd ed., Cambridge University Press, Cambridge, UK (2007)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-ENE-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z