Detail předmětu

Multifyzikální simulace v automobilovém průmyslu

FSI-QMOAk. rok: 2021/2022

Předmět studentům poskytne přehled o soudobých výpočtových simulacích využívaných při vývoji moderních motorových vozidel. V rámci předmětu jsou zopakovány vybrané fyzikální děje včetně jejich základního matematického popisu. Upřednostněny jsou v praxi využitelné poznatky zahrnující metodu konečných prvků (MKP), řešení dynamiky soustav těles (MBD) a výpočtovou dynamiku tekutin (CFD). Důraz je kladen na praktické využití simulací v rámci komerčních programových prostředků. Výpočtové simulace jsou aplikovány na typické úlohy vyskytující se v automobilovém průmyslu jako jsou interakce komponent pohonných jednotek prostřednictvím ložisek, obtékání karoserie vozidel nebo lopatek turbodmychadel a řešení pevnosti komponent vozidel vystavených současnému působení zátěžných účinků různých fyzikálních dějů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automobilního a dopravního inženýrství (ÚADI)

Výsledky učení předmětu

Předmět umožňuje studentům získat znalosti o soudobých multifyzikálních simulacích aplikovaných při vývoji pohonných jednotek a motorových vozidel.

Prerekvizity

Maticový počet. Diferenciální a integrální počet. Diferenciální rovnice obyčejné a parciální. Technická mechanika, kinematika, dynamika, pružnost a pevnost. Fourierova analýza a Fourierova transformace. Základy metody konečných prvků.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu jsou schopnost samostatného řešení problémů za pomocí softwarového vybavení, analytického ověření výsledků výpočtových simulací, samostatné vypracování zadaných úloh bez závažných nedostatků, splnění úkolů při průběžné kontrole studia a účast na cvičeních.
Podmínky pro složení zkoušky jsou orientace ve fyzikální podstatě problémů, orientace v analytickém a numerickém řešení problémů, znalosti s důrazem na pochopení dané problematiky, udělený zápočet a dosažení předepsané úrovně bodového hodnocení při závěrečné zkoušce.

Učební cíle

Obecným cílem předmětu je seznámit studenty se soudobými výpočtovými multifyzikálními simulacemi, které jsou aplikovány při vývoji motorových vozidel a pohonných jednotek. Hlavním cílem je získání v praxi využitelných poznatků zahrnujících metodu konečných prvků (MKP), řešení dynamiky soustav těles (MBD) a výpočtovou dynamiku tekutin (CFD).

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka ve cvičení je povinná, kontrolu účasti provádí vyučující. Forma nahrazení výuky zameškané z vážných důvodů se řeší individuálně s garantem předmětu.

Základní literatura

STACHOWIAK, Gwidon W. a Andrew W. BATCHELOR. Engineering Tribology. 3. vyd. Boston: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 0-7506-7836-4. (EN)
ZIKANOV Oleg. Essential Computational Fluid Dynamics. John Willey & Sons, Inc., 2010. ISBN 978-0-470-42329-5 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ADI-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Osnova

Základní pojmy v multifyzikálních simulacích.
Základy výpočtového modelování.
Modelování pevnosti komponent.
Modelování materiálových nelinearit a kontaktů těles.
Modelování pohybu těles.
Modelování proudění tekutin a přenosu tepla.
Modelování proudění tekutin a přenosu tepla pomocí CFD.
Aplikace CFD na modelování proudění tekutin a přenosu tepla.
Aplikace výpočtových simulací pro řešení pevnosti komponent.
Aplikace výpočtových simulací interakcí komponent.
Aplikace výpočtových simulací pro řešení dynamiky pohonné jednotky.
Aplikace výpočtových simulací pro řešení pevnosti pohonné jednotky.
Aplikace výpočtových simulací pro řešení aerodynamiky vozidel.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jozef Dlugoš, Ph.D.

Osnova

Aplikace metod diskretizace těles pro výpočtové simulace.
Aplikace metod diskretizace těles pro výpočtové simulace.
Hodnocení pevnosti komponent vozidel pomocí MKP.
Hodnocení pevnosti komponent vozidel pomocí MKP.
Simulace kontaktů komponent vozidel pomocí MKP.
Aplikace metod pro úpravu geometrie domény pro CFD simulace.
Aplikace metod diskretizace domény pro CFD simulace.
Tvorba výpočtového modelu pro CFD simulaci.
Simulace obtékání lopatky kompresoru nebo karoserie vozidla.
Tvorba výpočtového modelu pohonné jednotky zahrnující pružná tělesa.
Simulace dynamiky pohonné jednotky.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz