Metody řešení problémů přenosu tepla (FSI-9PPT)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Michal Pohanka, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LPTP všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Poskytnout dostatek znalostí pro samostatné řešení technických tepelných problémů, které vyžadují matematické modelování. Seznámení s postupy stanovení okrajových podmínek pro tepelné úlohy. Seznámení s postupy, které při řešení tepelných problémů využívají data z reálných měření.
Výstupy studia a kompetence:
Schopnost samostatného řešení tepelných problémů vyžadujících znalost přestupů tepla, teplotních polí a dynamiky teplotních změn.
Prerekvizity:
Základní fyzikální principy na úrovni VŠ látky probírané v bakalářském studiu a znalosti tepelných dějů na úrovni magisterského studia technických studijních oborů.
Obsah předmětu (anotace):
V úvodní části jsou zopakovány mechanismy přenosu tepla typické v technických aplikacích. Další část se týká vedení tepla v tělesech od diferenciální rovnice popisující vedení tepla, přes analytické metody řešení po různé druhy numerických metod pro řešení této rovnice. Samostatné části se týkají popisu teplotně závislých materiálových vlastností a popisu okrajových podmínek potřebných pro určení úlohy. Dvě přednášky jsou věnovány inverzním tepelným úlohám a jejich významu pro zpřesnění teplotních výpočtů. V závěrečné části jsou ukázány typické technické aplikace vyžadující stanovení nestacionárních teplotních a napěťových polí. Tyto aplikace shrnují význam poznatků z kapitol mechanismů přenosu tepla, numerického řešení teplotních úloh a inverzních úloh.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Studentům je na začátku výuky oznámen minimální požadovaný rozsah znalostí. Individuálně je dohodnuto prohloubení znalostí podle tématu doktorské práce.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Mechanismy přenosu tepla
2.Tepelná kondukce
3.Rovnice vedení tepla
4.Numerické metody pro řešení úloh vedení tepla
5.Materiálové vlastnosti pro tepelné modely
6.Inverzní úlohy vedení tepla
7.Technické aplikace
Literatura - základní:
1. F. P. Incropera, D. P. DeWitt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Wiley
2. S. V. Patankar: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corporation
3. M. Pohanka: Technical experiment based inverse tasks in mechanics. VUT v Brně
4. K. A. Woodbury: Inverse Engineering Handbook. CRC Press
5. M. Pohanka, P. Kotrbáček: Design of Cooling Units for Heat Treatment, Heat Treatment - Conventional and Novel Applications, s 1-20, InTech
6. V. Hřibová: Vývoj inverzní sub-doménové metody pro výpočet okrajových podmínek vedení tepla. VUT v Brně
Literatura - doporučená:
1. M. Jícha: Přenos tepla a látky. VUT v Brně
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-IME-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-IME-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z