Detail předmětu

Simulační výpočty, CAD

FSI-9SVCAk. rok: 2022/2023

Doktorandi se seznámí se simulacemi procesů a metodami výpočtové podpory při návrhu procesů a zařízení. Bude provedena klasifikace matematických modelovacích přístupů pro systémy s přenosem hmoty a tepla, prouděním a chemickými reakcemi. Studenti prohloubí své znalosti týkající se bilancování a simulací komplexních systémů zahrnujících vícefázové, reaktivní či tranzientní procesy. Dále bude pozornost věnována numerickým metodám pro řešení soustav rovnic. Diskutovány budou i optimalizační metody pro procesní systémy, propagace chyb a regresní analýza.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

Pochopení zásad návrhu matematických modelů a simulací komplexních systémů. Přehled o počítačových modelech a simulačních nástrojích pro navrhování, analýzu a optimalizaci.

Prerekvizity

Inženýrská úroveň znalosti matematiky, fyziky a chemie.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek zaměřených na témata potřebná ke zvládnutí zvolených doktorských projektů. Tyto zahrnují práci v odpovídajících softwarových nástrojích.

Způsob a kritéria hodnocení

Student vyvine model procesu či simulační model se vztahem ke své doktorské práci.

Osnovy výuky

• Klasifikace matematických modelovacích přístupů
• Bilancování komplexních systémů zahrnujících vícefázové, reaktivní či tranzientní procesy
• Modelování systémů s přenosem hmoty a tepla, prouděním a chemickými reakcemi
• Simulace procesů s využitím modulárního přístupu
• Simulace procesů s využitím rovnicového přístupu
• Numerické metody pro řešení soustav rovnic
• Tranzientní simulace procesů
• Optimalizační techniky pro procesní systémy
• Analýza šíření chyb
• Regresní analýza 

Učební cíle

Hlavním cílem předmětu je připravit studenty tak, aby byli schopní vyvinout, implementovat a aplikovat vhodné modely pro řešení problémů z oblastí svých doktorských prací.

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

Účast na přednáškách je doporučená. Zameškaná výuka se nahrazuje samostudiem s využitím literatury specifikované vyučujícím, příp. dle potřeby předem dohodnutou konzultací a rozpravou nad zpracovávaným modelem.

Základní literatura

Dahlquist, G; Björck, Å.: Numerical Methods in Scientific Computing, SIAM, Philadelphia, PA, USA (2008) (EN)
Felder, R. M.; Rousseau, R. W.; Bullard, L. G.: Elementary Principles of Chemical Processes, 4th ed., Wiley, Hoboken, NJ, USA (2015) (EN)
Chaves, I. D.; López, J. R.; Zapata, J. L.; Robayo, A. L.; Niño, G. R.: Process Analysis and Simulation in Chemical Engineering, Springer, Cham, Switzerland (2016) (EN)

Doporučená literatura

Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P.: Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing, 3rd ed., Cambridge University Press, Cambridge, UK (2007) (EN)
Puigjaner, L.; Heyen, H. (Eds.): Computer Aided Process and Product Engineering, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, (2006) (EN)
Upreti, S. R.: Process Modeling and Simulation for Chemical Engineers: Theory and Practice, Wiley, Hoboken, NJ, USA (2017) (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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D.

Osnova

  • Klasifikace matematických modelovacích přístupů
  • Bilancování komplexních systémů zahrnujících vícefázové, reaktivní či tranzientní procesy
  • Modelování systémů s přenosem hmoty a tepla, prouděním a chemickými reakcemi
  • Simulace procesů s využitím modulárního přístupu
  • Simulace procesů s využitím rovnicového přístupu
  • Numerické metody pro řešení soustav rovnic
  • Tranzientní simulace procesů
  • Optimalizační techniky pro procesní systémy
  • Analýza šíření chyb