Detail předmětu

Pokročilé termofluidní modelování

FSI-IMTAk. rok: 2021/2022

Teoretická část (přednášky):
- Modelování turbulence. Časově středované proudění. Turbulentní difuzivita (viskozita a tepelná vodivost), modely pro její určení. Pokročilé modely turbulence.
- Vícefázové proudění
- Pohyblivé domény
- Modelování tepelné a solární radiace.
- Makra a automatizace úkonů v programu Star-CCM+.

Praktická část (cvičení):
Řešení komplexních úloh proudění a přenosu tepla programem Star-CCM+ (3-D úlohy, radiace a sluneční záření, vícefázové proudění).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Výsledky učení předmětu

Teoretické základy počítačového modelování komplexních problémů proudění
a přenosu tepla (modely turbulence, dvoufázové proudění, radiace).
Prohloubení a rozšíření znalostí práce s CFD-programem Star-CCM+
(zpracování a úpravy složitých modelů, nestrukturované sítě, různé druhy
výstupů, vizualizace).

Prerekvizity

Teoretické základy přenosu tepla, termomechaniky a mechaniky tekutin. Základy počítačového modelování proudění a přenosu tepla (diskretizační metody, zpracování nestacionárních úloh, konvektivně-difúzní úlohy, algoritmy řešení proudového pole).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou práce na počítačích, vybavených softwarem vhodným pro řešení problému v oblasti výpočetní mechaniky tekutin.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro udělení klasifikovaného zápočtu je nutné zpracovat semestrální projekt.

Učební cíle

Prohloubení teoretických i praktických znalostí a dovedností z oblasti
počítačového modelování proudění a přenosu tepla s ohledem na jejich
případné využití při zpracování DP.

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

Účast na cvičení je povinná. Neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou nebo zpracováním zadaného úkolu dle pokynů cvičícího.

Základní literatura

TU, Jiyuan, Guan Heng YEOH a Chaoqun LIU. Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach. B.m.: Butterworth-Heinemann, 2007. ISBN 9780080556857. (EN)
VERSTEEG, H K a W MALALASEKERA. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. 2. vyd. B.m.: Pearson Education Limited, 2005. ISBN 978-0-13-127498-3. (EN)
WILCOX, David C. Turbulence modeling for CFD. 3rd vyd. B.m.: DCW Industries, 2006. ISBN 978-1928729082. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ETI-P magisterský navazující

    specializace TEP , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jakub Elcner, Ph.D.

Osnova

1. Základní postupy při numerické simulaci CFD
2. Numerická simulace turbulentního proudění. Základní přístupy.
3. Střední veličiny turbulentního proudění. Reynoldsovy rovnice.
4. Modely s turbulentní vazkostí. Boussinesqova hypotéza.
5. Algebraické modely turbulence. Jedno- a dvourovnicové modely.
6. Okrajové podmínky pro turbulentní proudění. Vlastnosti turbulentní mezní vrstvy.
7. Reynolds-Stress modely. Metoda velkých vírů (LES).
8. Vícefázové proudění.
9. Metody simulování vícefázového proudění (Euler/Lagrange přístup).
10. Numerické simulace s pohyblivou doménou
11. Numerické řešení tepelné radiace.
12. Modelování slunečního záření.
13. Automatizace úkonů v programu Star-CCM+.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jakub Elcner, Ph.D.

Osnova

1. Základní postupy při numerické simulaci CFD - Test vlivu nezávislosti sítě na řešení numerické simulace.
2. Numerická simulace turbulentního proudění - Výpočet proudění ve zúženém potrubí, porovnání s výsledky experimentu.
3. Vícefázové proudění (Lagrangeovský přístup) - Transport a depozice aerosolů v dýchacím ústrojí.
4. Vícefázové proudění (Eulerovský přístup) - Simulace vodní hladiny metodou VOF.
5. Numerické simulace s pohyblivou doménou - Výpočet proudění uvnitř ventilátoru.
6. Numerické řešení tepelné radiace - Výpočet teploty uvnitř automobilu za podmínky letního provozu klimatizace.
7. Automatizace úkonů v programu Star-CCM+ - Definice okrajové podmínky pomocí uživatelské funkce.