Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

3D proudění

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 338-0521/03
Zkratka 3Dpro
Název předmětu česky 3D proudění
Název předmětu anglicky 3D Fluid Flow
Kreditů 5
Garantující katedra Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení
Garant předmětu doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D.

Osnova předmětu

Osnova
1. Programové prostředí programu DesignModeler. Základní nabídky a roletové menu programu DesignModeler. Prezentace výsledků CFD analýzy problematiky spalování paliv na základě prezentovaných prací publikovaných na internetu.

2. Vytváření 3D geometrie v programu DesignModeler. Nástroje k editaci importované 3D geometrie v programu DesignModeler. Představení programu SpaceClaim k tvorbě geometrie.

3. Programové prostředí na tvorbu výpočetní sítě v programu ANSYS Meshing, metody síťování, 3D elementy. Kritéria hodnocení kvality výpočetní sítě, typy mezních vrstev, adaptace sítě.

4. Numerické řešení diferenciální rovnice 1.řádu, integrální metoda, metoda konečných objemů, simple a simplec metody, interpolační schéma, konvergence (reziduály, uderrelax). Aplikace různých prvků na 3D geometrii, vyhodnocení kvality výpočetní sítě, vytvoření různých typů mezních vrstev, export výpočetní sítě do prostředí programu ANSYS Fluent.

5. Fyzikální vlastnosti, přenos hmoty (Fickův zákon), přenos tepla kondukcí (Fourierův zákon), přenos hmoty a hybnosti (proudění), přenos tepla konvekcí a kondukcí.

6. Typy okrajových podmínek pro stlačitelné a nestlačitelné proudění. Definice fyzikálních vlastnosti plynné příměsi (konstantní, funkční závislosti na teplotě, kinetická teorie plynu) a směsi, charakteristika pojmů: koncentrace, hmotnostní zlomek, objemový zlomek.

7. Turbulence, stlačitelné proudění, N-S rovnice, rovnice kontinuity, Reynoldsova rovnice a pravidla, časové středování, Boussinesqova hypotéza.

8. Rovnice energie pro nestlačitelné a stlačitelné proudění, přestup tepla stěnou (tenká stěna), přestup tepla stěnou skutečné tloušťky (SOLID), typy okrajových podmínek pro stěny, modelování v blízkosti stěny, stěnové funkce.

9. Transportní rovnice pro hmotnostní zlomky, definice difúzního toku a zdrojového členu vlivem chemické reakce, definice směsi a výpočet fyzikálních vlastností směsi.

10. Proudění plynů s chemickou reakcí a přestupem tepla a radiací, rovnice energie, modely spalování plynných fázi, definování kinetiky procesu spalování pomocí Arheniovy rovnice (pre-exponenciální faktor, aktivační energie).

11. Proudění s pevnými částicemi a kapkami, trajektorie, definice diskrétní fáze, interakce se spojitou fázi, změna skupenství, matematické modelování problematiky spalování pevných částic.

12. Vícefázové proudění, charakteristika matematických modelů VOF, Mixture, Euler, definování jednotlivých fází, definice kavitace pomocí vícefázového matematického modelu, fyzikální vlastností fází.

13. Matematické přístupy spalování pevných paliv, problematika definování matematického modelu spalování kusového dřeva v krbových kamnech, matematické modelování nízkoteplotní oxidace uhlí.

14. Řešení problematiky spalování práškového uhlí v pádové trubce, vyhodnocení matematických přístupů a porovnání s experimentem.

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.