Detail předmětu

Pokročilé metody CFD

FSI-LPMAk. rok: 2025/2026

Předmět rozšiřuje základní dovednosti v oblasti CFD simulací o úlohy mající interdisciplinární charakter, a to především o interakci kapalin a těles nebo kapalin a plynů. Nabízí aplikaci tzv. dynamických sítí při řešení pohybu tuhých či deformovatelných těles v kapalině, vymezení možností interakcí mezi tělesem a kapalinou a využití obecnějších vícefázových modelů, ve kterých jsou různé fáze zastoupeny významnějším množstvím či objemovým podílem. Zaměření kurzu je zejména praktické, aplikační a opírá se o možnosti simulačních nástrojů společnosti ANSYS, Inc.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Roman Klas, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Ukončení předmětu je realizováno formou klasifikovaného zápočtu. Udělení zápočtu a jeho stupeň dle ECTS stupnice vychází ze samostatné práce na zadaných projektových úlohách. Podkladem pro hodnocení projektových úloh jsou vypracované technické zprávy.

Přítomnost na cvičeních je povinná a je evidována. Způsoby náhrady zameškané výuky jsou řešeny individuálně.

Studijní opory

Základní literatura

ANSYS Design Modeler User's Guide. Dostupné z: http://www.ansys.com (EN)
ANSYS Fluent User's Guide. Dostupné z : http://www.ansys.com (EN)
ANSYS Fluent User's Guide.Dostupné z : http://www.ansys.com (EN)
ANSYS Mechanical User's Guide. Dostupné z : http://www.ansys.com (EN)
ANSYS Mesh User's Guide. Dostupné z : http://www.ansys.com (EN)
CENGEL, Y., CIMBALA, J: Fluid Mechanics Fundamentals and Applications, McGraw-Hill, ISBN 978-0-0-07-352926-4 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-SUE-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Roman Klas, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do časově závislých CFD simulací využívajících dynamickou výpočetní síť. Aplikovatelnost dynamických sítí na řešení pohybu tuhých těles v kapalině, jako jsou hradidla, písty nebo kuželky ventilů. Seznámení se s vlastnostmi simulované oblasti a dynamických sítí.
  2. Simulace využívající dynamickou výpočetní síť uvažující vynucený pohyb tuhého dvourozměrného tělesa v kapalině s jedním stupněm volnosti. Pohyb tělesa je definován předem známými kinematickými poměry.
  3. Simulace využívající dynamickou výpočetní síť uvažující samobuzený pohyb tuhého dvourozměrného tělesa v kapalině s jedním a třemi stupni volnosti. Pohyb tělesa je vyvolán silovými účinky kapaliny. Možnosti zahrnutí parametrů mechanické soustavy do fluidního systému.
  4. Simulace využívající dynamickou výpočetní síť uvažující vynucený pohyb tuhého třírozměrného tělesa v kapalině s jedním stupněm volnosti. Srovnání výsledků 2D a 3D CFD simulací zahrnujících dynamickou výpočetní sítí s odpovídajícími jednorozměrnými modely.
  5. Úvod do vícefázových simulací. Vymezení a popis základních přístupů v simulaci vícefázového toku.
  6. Simulace vícefázového toku s využitím Lagrange – Eulerovského přístupu v popisu nosného kontinua a disperzní fáze zahrnující např. malé částice, bubliny nebo kapičky. Možnosti výměny hybnosti, hmoty a energie mezi diskrétní a tekutou fází prostřednictvím diskrétního fázového modelu.
  7. Simulace vícefázového toku s využitím Euler – Eulerovského přístupu v popisu vzájemně se prolínajících kontinuálních fází. Využití VOF modelu k simulaci nemísitelných tekutin, jako je proudění kapaliny s volnou hladinou, stratifikované proudění nebo pohyb velkých bublin v kapalině.
  8. Simulace vícefázového toku s využitím Euler – Eulerovského přístupu v popisu vzájemně se prolínajících kontinuálních fází. Zjednodušený Mixture model navržený pro dvě a více fází v podobě tekutin nebo částic užitý ke studiu homogenního toku, sedimentace či kavitace. Komplexní Eulerovský model aplikovatelný dále např. na suspenze částic nebo na chemické reaktory.
  9. Úvod do FSI simulací kombinujících fluidní a strukturální řešič postihující vzájemnou interakci tekutiny a deformovatelného tělesa. Odlišnosti jednocestné a dvoucestné FSI simulace.
  10. Příprava výpočetního modelu dvoucestné 3D FSI simulace zahrnující popis vlastností kapaliny, deformovatelného tělesa a řešené oblasti a vytvoření výpočetních sítí.
  11. Příprava výpočetního modelu dvoucestné 3D FSI simulace zahrnující nastavení strukturálního a fluidního řešiče, jejich provázání a způsoby monitorování úlohy.
  12. Realizace dvoucestné 3D FSI simulace. Vyhodnocení výsledků 3D FSI simulace s ohledem na značnou časovou náročnost simulace.
  13. Možnosti realizace jednorozměrné dvoucestné FSI simulace. Srovnání přístupů a výsledků jednorozměrné a třírozměrné dvoucestné FSI simulace. Sloučení jednorozměrných modelů a CFD simulací do jednoho výpočetního modelu.