Detail předmětu

Pokročilé užívání softwaru ANSYS FLUENT

FSI-9PAFAk. rok: 2022/2023

Software ANSYS FLUENT je velmi oblíbený a hojně rozšířený software v oblasti moderní výpočtové mechaniky tekutin (Computational Fluid Dynamics, CFD), který je primárně určen pro numerické modelování proudění tekutiny čili Navier-Stokesových rovnic a rovnice kontinuity. Software však nabízí mnohem širší paletu modelů neméně významných fyzikálních jevů a procesů. Jsou to především modely turbulence, vícefázového proudění, přenosu tepla, fázových přeměn, chemických reakcí atd. Software umožňuje uživateli specifikovat komplexní okrajové podmínky, materiálové vlastnosti závislé na jiných parametrech, vlastní transportní rovnice, vzájemné provázání řešených rovnic pomocí zdrojových členů. Zatímco si běžný uživatel vystačí s grafickým rozhraním software (GUI), pokročilý uživatel uvítá a neobejde se bez skriptovacího jazyku SCHEME a uživatelsky definovaných funkcí (UDF) v programovacím jazyce C.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Jan Boháček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Laboratoř přenosu tepla a proudění (LPTP)

Výsledky učení předmětu

- Student se naučí využívat pokročilé funkce CFD software ANSYS FLUENT, které jsou jinak z grafického rozhranní nedostupné,
- Student si více osvojí práci s programem MATLAB (GNU Octave),
- Student se seznámí se skriptovacím jazykem SCHEME a opráší své programovací dovednosti v jazyce C.

Prerekvizity

- teoretická znalost mechaniky tekutin a numerické matematiky,
- absolvování některého ze základních kurzů zaměřených na praktické výpočty v CFD (hierarchie kroků v přípravě numerického modelu: tvorba geometrie, sítě, volba modelu, materiálové vlastnosti, okrajové a počáteční podmínky, nastavení řešiče a monitorů, spuštění simulace, vyhodnocení výsledků)
- základní znalost programovacího jazyka (C/C++) nebo MATLAB (GNU Octave) výhodou, avšak není nutná.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

- simulace s uživatelsky definovanými funkcemi (UDF) v jazyce C, jejich možnosti, zápis, kompilace a použití s praktickými příklady,
- představení skriptovacího jazyka SCHEME vhodného např. pro automatizovanou změnu typu okrajové podmínky, čtení uložených dat z mnoha souborů s následným zpracováním výsledků a další,
- propojení prostředí ANSYS Fluent a MATLAB např. za účelem optimalizace (inverzní úloha)
- řešení vlastních rovnic v rámci UDF např. vlnové rovnice popisující deformace vlákna obtékaného tekutinou,
- osnova je ilustrativní, student může navrhnout jiné zajímavé téma.

Způsob a kritéria hodnocení

- student bude ohodnocen dle produktivity během jeho samostatné práce.

Učební cíle

Student v širších souvislostech pochopí práci v prostředí ANSYS Fluent, přestane jej využívat jakou pouhý black box.
Student prostřednictvím pokročilých nástrojů (UDF a SCHEME) plně ovládne možnosti softwaru.

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

- prezence evidována, samostatné práce na vlastních nebo přidělených projektech.

Základní literatura

Javurek, M., FLUENT Scheme Dokumentation, (2015) (DE)
Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics, An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab, ISBN 978-3-319-16874-6 (EN)

Doporučená literatura

Ferziger, J. H., Peric, M., Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer, Berlin, 2nd edition, (1999) (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-ENE-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-ENE-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-IME-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-IME-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Boháček, Ph.D.

Osnova

- simulace s uživatelsky definovanými funkcemi (UDF) v jazyce C, jejich možnosti, zápis, kompilace a použití s praktickými příklady,
- představení skriptovacího jazyka SCHEME vhodného např. pro automatizovanou změnu typu okrajové podmínky, čtení uložených dat z mnoha souborů s následným zpracováním výsledků a další,
- propojení prostředí ANSYS Fluent a MATLAB např. za účelem optimalizace (inverzní úloha)
- řešení vlastních rovnic v rámci UDF např. vlnové rovnice popisující deformace vlákna obtékaného tekutinou,
- osnova je ilustrativní, student může navrhnout jiné zajímavé téma.