Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2020/2021

3D proudění

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 338-0521/01
Zkratka 3Dpro
Název předmětu česky 3D proudění
Název předmětu anglicky 3D Fluid Flow
Kreditů 3
Garantující katedra Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení
Garant předmětu doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.

Osnova předmětu

1. P.: Úvod, numerické modelování proudění komerčními systémy (Fluent 5, Fluent 6, Fluent 12, CFX, Rampant, Fidap, Nekton, Ansys - Flotran, Star 3D, Gambit), přehled řešených úloh
C.: vyhledání informací o CFD na internetovských adresách (www.fluent.com, http://www.ansys.com/products/fluid-dynamics/cfx/ ) základní nabídky a roletové menu programu Gambit.
2. P.: Programové prostředí software Gambit 2.4.26. Typy 2D a 3D elementů, formáty importovaných geometrii z CAD programů.
C.: tvorba prostorové geometrie, import různých formátu (*.igs, *.stp) do prostředí programu Gambit, úprava geometrie.

3. P.: Kritéria hodnocení kvality výpočetní sítě, typy mezních vrstev
C.: Aplikace různých prvků na 3D geometrii, vyhodnocení kvality výpočetní sítě, počtu elementů, vytvoření různých typů mezních vrstev, export výpočetní sítě do prostředí programu Fluent
4. P.: Numerické řešení diferenciální rovnice 1.řádu, integrální metoda, metoda konečných objemů, simple a simplec metody, interpolační schéma, konvergence (reziduály, uderrelax),
C.: Roletové menu programu Fluent, charakteristika základní filozofie numerické simulace (definování matematického modelu, okrajových podmínek, fyzikálních vlastností médii, inicializace, řešení a vyhodnocení)
5. P.: Matematické modely turbulence ve Fluentu – stlačitelné proudění, N-S rovnice, rovnice kontinuity, Reynoldsova rovnice, časové středování, Reynoldsova pravidla, Boussinesqova hypotéza, dvourovnicový model turbulence (k-eps model, RNG model, RSM model,k-model, Spalart-Almaras model), adaptace sítě
C.: Testování různých modelů turbulence a stěnových funkcí při výpočtu obtékání schodu ve 3D, adaptace sítě, vyhodnocení Fluentem a EXCELEM
6. P.: Okrajové podmínky ve Fluentu, změna typu okrajových podmínek, zadávání profilů pro okrajové podmínky, metody výpočtu, vyhodnocení
C.: Zadávání různých typů okrajových podmínek, okrajové podmínky pomocí profilů pro prostorové závislostí nebo C jazykem pro časové závislosti
7. P.: Rovnice energie pro nestlačitelné a stlačitelné proudění, přestup tepla stěnou (tenká stěna), přestup tepla stěnou skutečné tloušťky (SOLID), typy okrajových podmínek pro stěny, modelování proudění v blízkosti stěny stěnové funkce
C.: Aplikace přestupu tepla při proudění tekutiny v potrubí tenkou stěnou a stěnou skutečné tloušťky, změna tepelných okrajových podmínek pro stěny, vyhodnocení a porovnání
8. P.: Okrajové podmínky symetrie a periodické, fyzikální vlastnosti tekutin závislé na teplotě, definice v programu Fluent
C.: Aplikace okrajových podmínek symetrie a periodické na 2D a 3D výpočetní oblasti
9. P.: Transportní rovnice pro hmotnostní zlomky, definice difúzního toku a zdrojového členu vlivem chemické reakce, definice směsi a výpočet fyzikálních vlastností směsi
C.: Aplikace výpočtu směsi plynů v trojrozměrné geometrii, definice složení směsi a hmotnostních zlomků na vstupní a výstupní okrajové podmínce, vyhodnocení v programu Fluent
10. P.: Proudění s pevnými částicemi a kapkami, trajektorie, definice diskrétní fáze, interakce se spojitou fázi, změna skupenství
C.: Aplikace proudění pevných částic a kapek v trojrozměrné oblasti, vliv gravitačního zrychlení, různé granulometrie, množství diskrétní fáze
11. P.: Proudění plynů s chemickou reakcí a přestupem tepla vedením a radiací, rovnice energie, modely spalování plynných fázi
C.: Spalování plynných složek v aplikací na hořák, individuální semestrální práce, zadání
12. P: Vícefázové proudění, charakteristika matematických modelů VOF, Mixture, Euler, definování jednotlivých fází, fyzikální vlastností fází
C: Tvorba výpočetní sítě semestrálního projektu, nastavení matematického modelu, numerická simulace
13. P.: Spalování pevných paliv, definice kavitace pomocí vícefázového matematického modelu
C.: Testování různých parametrů na příkladu semestrální práci (okrajové podmínky, turbulentní matematické modely, atd.)
14. P.:
C.: prezentace semestrálních prací, definování problému, metody výpočtu, prezentace výsledků zpracování semestrální práce do prezentace v Power-pointu, animace

E-learning

ne

Povinná literatura

KOZUBKOVÁ, M., BOJKO, M., BLEJCHAŘ, T. Modelování přenosu tepla, hmoty a hybnosti. Ostrava: VŠB-TU, 2019, 224 s.
Dostupnost < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/>.

BOJKO, M. 3D proudění – ANSYS FLUENT učební text. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2012. 314 s. ISBN 978-80-248-2607-3 .
Dostupnost < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/>.

KOZUBKOVÁ, M., BOJKO, M., KRUTIL, J., BLEJCHAŘ, T. Modelování spalování paliv – učební text. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2013, 288 s. ISBN 978-80-248-3144-2.

BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – Fluent. Ostrava. VŠB-TU Ostrava, 2008, 141 s. ISBN 978-80-248-1909-9 .
Dostupnost < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/>.

Doporučená literatura

BOJKO, M. Návody do cvičení „Modelování proudění“ – FLUENT. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. 144 s. ISBN 978-80-248-1909-9 .

BLEJCHAŘ, T. Turbulence Modelování proudění – CFX. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2012. 263 s. ISBN 978-80-248-2606-6 .

INCROPERA, F., P. ET AL. Fundamentals of heat and mass transfer. 6th ed.. Hoboken : Wiley, c2007 – xxv. 997 s. ISBN 0-471-45728-0 .

ANSYS Fluent Tutorial Guide (Release 18.2). 2017.