Pokročilé užívání softwaru ANSYS FLUENT (FSI-9PAF)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Jan Boháček, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LPTP všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Student v širších souvislostech pochopí práci v prostředí ANSYS Fluent, přestane jej využívat jakou pouhý black box.
Student prostřednictvím pokročilých nástrojů (UDF a SCHEME) plně ovládne možnosti softwaru.
Výstupy studia a kompetence:
- Student se naučí využívat pokročilé funkce CFD software ANSYS FLUENT, které jsou jinak z grafického rozhranní nedostupné,
- Student si více osvojí práci s programem MATLAB (GNU Octave),
- Student se seznámí se skriptovacím jazykem SCHEME a opráší své programovací dovednosti v jazyce C.
Prerekvizity:
- teoretická znalost mechaniky tekutin a numerické matematiky,
- absolvování některého ze základních kurzů zaměřených na praktické výpočty v CFD (hierarchie kroků v přípravě numerického modelu: tvorba geometrie, sítě, volba modelu, materiálové vlastnosti, okrajové a počáteční podmínky, nastavení řešiče a monitorů, spuštění simulace, vyhodnocení výsledků)
- základní znalost programovacího jazyka (C/C++) nebo MATLAB (GNU Octave) výhodou, avšak není nutná.
Obsah předmětu (anotace):
Software ANSYS FLUENT je velmi oblíbený a hojně rozšířený software v oblasti moderní výpočtové mechaniky tekutin (Computational Fluid Dynamics, CFD), který je primárně určen pro numerické modelování proudění tekutiny čili Navier-Stokesových rovnic a rovnice kontinuity. Software však nabízí mnohem širší paletu modelů neméně významných fyzikálních jevů a procesů. Jsou to především modely turbulence, vícefázového proudění, přenosu tepla, fázových přeměn, chemických reakcí atd. Software umožňuje uživateli specifikovat komplexní okrajové podmínky, materiálové vlastnosti závislé na jiných parametrech, vlastní transportní rovnice, vzájemné provázání řešených rovnic pomocí zdrojových členů. Zatímco si běžný uživatel vystačí s grafickým rozhraním software (GUI), pokročilý uživatel uvítá a neobejde se bez skriptovacího jazyku SCHEME a uživatelsky definovaných funkcí (UDF) v programovacím jazyce C.
Metody vyučování:
- simulace s uživatelsky definovanými funkcemi (UDF) v jazyce C, jejich možnosti, zápis, kompilace a použití s praktickými příklady,
- představení skriptovacího jazyka SCHEME vhodného např. pro automatizovanou změnu typu okrajové podmínky, čtení uložených dat z mnoha souborů s následným zpracováním výsledků a další,
- propojení prostředí ANSYS Fluent a MATLAB např. za účelem optimalizace (inverzní úloha)
- řešení vlastních rovnic v rámci UDF např. vlnové rovnice popisující deformace vlákna obtékaného tekutinou,
- osnova je ilustrativní, student může navrhnout jiné zajímavé téma.
Způsob a kritéria hodnocení:
- student bude ohodnocen dle produktivity během jeho samostatné práce.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
- prezence evidována, samostatné práce na vlastních nebo přidělených projektech.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška - simulace s uživatelsky definovanými funkcemi (UDF) v jazyce C, jejich možnosti, zápis, kompilace a použití s praktickými příklady,
- představení skriptovacího jazyka SCHEME vhodného např. pro automatizovanou změnu typu okrajové podmínky, čtení uložených dat z mnoha souborů s následným zpracováním výsledků a další,
- propojení prostředí ANSYS Fluent a MATLAB např. za účelem optimalizace (inverzní úloha)
- řešení vlastních rovnic v rámci UDF např. vlnové rovnice popisující deformace vlákna obtékaného tekutinou,
- osnova je ilustrativní, student může navrhnout jiné zajímavé téma.
Literatura - základní:
1. Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics, An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab, ISBN 978-3-319-16874-6
2. Javurek, M., FLUENT Scheme Dokumentation, (2015)
Literatura - doporučená:
1. Ferziger, J. H., Peric, M., Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer, Berlin, 2nd edition, (1999)
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-IME-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
D-IME-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z