Aplikace CFD pro letectví (FSI-OCF)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Robert Popela, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty s teoretickými základy metody konečných objemů pro počítačové simulace proudění tekutin. Dále je seznámit s průmyslovým standardem implementace prostředků CFD pro řešení inženýrských problémů v oblasti externího proudění v letectví.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent předmětu získává přehled o numerických způsobech řešení Navier-Stokesových rovnic, praktické implementaci CFD kódů, metodickém postupu tvorby modelu a řešení konkrétních případů proudění pro zajištění důvěryhodnosti simulací. Dále se seznámí s průmyslovým standardem řešení problémů počítačové mechaniky tekutin.
Prerekvizity:
Matematika (zejména diferenciální a integrální počet), fyzika (zejména hydromechanika a termomechanika). Aerodynamika.
Obsah předmětu (anotace):
Úvod do problematiky počítačové mechaniky tekutin, historický přehled. Algoritmus řešení problémů CFD. Matematický popis problému mechaniky tekutin pro zpracování pomocí počítače. Metoda konečných diferencí a metoda konečných objemů - formulace a matematická teorie. Diskretizace. Numerické řešení soustav rovnic. Modelování turbulence, stlačitelného proudění a další pokročilé modely. Praktický postup řešení inženýrského problému z oblasti externí aerodynamiky v letectví.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách formou výuky s využitím zvoleného CFD software.
Způsob a kritéria hodnocení:
Účast ve cvičeních a laboratorních cvičeních je povinná. Účast na přednáškách není povinná. Student získá zápočet z předmětu když do konce zkouškového období za zimní semestr splní :- má větší účast ve cvičeních než 11 ze 14,
- správně vypracuje a odevzdá domácí práce zadané během semestru, - správně vypracuje a odevzdá zprávy o laboratorním měření, - dopočítá doma všechny příklady, které ve cvičení nedořešil. Zkouška z předmětu je písemná a v případě nejasností v písemných odpovědích i ústní. V písemné části zkoušky student odpovídá na 5 otázek po 10-ti bodech a dále řeší 2 příklady, každý za 20 bodů. Minimální počet bodů pro absolvování zkoušky je 45. V ústní části zkoušky student odpovídá na doplňující otázky ke svým výsledkům z testu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Je-li účast ve cvičení nižší než 11 ze 14 student doloží, že vyřešil všechny příklady ze cvičení kdy chyběl. Je-li účast ve cvičeních nižší než 50 % student výuku individuálně nahrazuje.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Úvod a historický přehled metod CFD.
Algoritmizace problému CFD.
Matematický aparát CFD.
Metoda konečných objemů.
Modelování Turbulence.
Diskretizace.
Numerické řešení soustav algebraických rovnic.
Praktický postup simulace - průmyslová perspektiva.
Paralelizace výpočtů.
Stlačitelné proudění.
    Cvičení s počítačovou podporou Tvorba geometrické reprezentace zadaného modelovaného problému - preprocessing.
Tvorba výpočetní sítě.
Import a řešení pomocí vybraného CFD kódu.
Postprocessing - vyhodnocení kvantitativní a kvalitativní.
Report.
Literatura - základní:
1. Anderson, J., D., Computational Fluid Dynamics, McGraw-Hill Education, ISBN-10: 0070016852
2. Tu, J., Yeoh, G., H., Liu, Ch., Computational Fluid Dynamics - A practical approach, Butterworth-Heineman, ISBN 978-0-7506-8563-4
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-LKT-P prezenční studium STL Stavba letadel -- kl 4 Povinně volitelný 2 1 L
N-LKT-P prezenční studium TLT Technologie provozu letadlové a letištní techniky -- kl 4 Povinně volitelný 2 1 L