Detail předmětu
Multifyzikální simulace v automobilovém průmyslu
FSI-QMO Ak. rok: 2023/2024 Zimní semestr
Předmět studentům poskytne přehled o soudobých výpočtových simulacích proudění tekutin a jejich interakcích s pevnými tělesy využívaných při vývoji dopravních prostředků. V rámci předmětu jsou představeny popisy hlavních fyzikálních dějů se zaměřením na vzájemné interakce. Upřednostněny jsou v praxi využitelné poznatky zahrnující mazání a výpočtovou dynamiku tekutin (CFD). Důraz je kladen na praktické využití simulací v rámci komerčních programů. Výpočtové simulace jsou aplikovány na typické úlohy vyskytující se v automobilovém průmyslu, jako jsou interakce komponent pohonných jednotek prostřednictvím ložisek, obtékání karoserie vozidel nebo interakce lopatek turbodmychadel s proudící tekutinou.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Znalosti matematiky vyučované v bakalářském studiu a nezbytně zahrnující lineární algebru (matice, determinanty, soustavy lineárních rovnic), diferenciální a integrální počet a diferenciální rovnice.
Znalosti základních principů hydrodynamiky a termodynamiky vyučované v bakalářském studiu.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Zápočet je podmíněn aktivní účastí ve cvičeních, řádným vypracováním semestrální práce a splněním podmínek při kontrolních testech. Závěrečná zkouška ověřuje znalosti získané při přednáškách, cvičeních a při samostudiu podpůrných zdrojů informací. Zkouška a je rozdělena do písemné teoretické části, písemné výpočtové části zahrnující řešení problémů mazání, proudění tekutin nebo přestupu tepla, a do části ústní. Zkouška zohledňuje práci studenta ve cvičení. Student musí pro úspěšné splnění zkoušky dosáhnout nadpoloviční počet bodů z celkového počtu bodů. Ústní zkouška může ověřit znalosti studenta v dané problematice a ovlivnit výsledné hodnocení.
Cvičení jsou povinná, forma nahrazení zameškané výuky je řešena individuálně s cvičícím nebo s garantem předmětu. Přednášky jsou nepovinné, avšak silně doporučené.
Učební cíle
Cílem je poskytnout základní vědomosti v problematice multifyzikálních simulací s využitím výpočtové dynamiky tekutin (CFD), které jsou aplikovány při vývoji motorových vozidel a pohonných jednotek. Cílem je rovněž získání v praxi využitelných poznatků v oblastech externí aerodynamicky vozidel, vnitřní aerodynamiky rotačních strojů, mazání hydrodynamických a valivých ložisek nebo těsnění pracovních prostorů rotačních strojů.
Student získá schopnosti praktické aplikace moderních metod podloženou znalostí nezbytných teoretických principů. Tyto schopnosti student uplatní při vývoji motorových vozidel v oblastech jako jsou aerodynamika vozidel, proudění tekutin a přenosu tepla v rotačních strojích nebo mazání pohonných jednotek.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-ADI-P: Automobilní a dopravní inženýrství, magisterský navazující, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Základní pojmy v multifyzikálních simulacích
- Pokročilé metody diskretizace objemů
- Základy popisu proudění s využitím výpočtové dynamiky tekutin (CFD)
- Modelování domény a okrajových podmínek při proudění tekutin pomocí CFD
- Numerické řešení transportních rovnic v CFD
- Modelování turbulentního proudění
- Modelování přenosu tepla a neustáleného turbulentního proudění
- Modelování neustáleného turbulentního proudění tekutin pomocí CFD
- Popis mazání komponent
- Modelování hydrodynamického mazání
- Modelování elastohydrodynamického a smíšeného mazání
- Dynamika plynů v těsnění rotačních strojů
- Vybrané problémy při řešení multifyzikálních úloh
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Představení nástrojů pro aplikaci CFD
- Aplikace metod diskretizace těles a oblastí
- Aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace
- Pokračování aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace
- Základy aplikace nástrojů pro CFD
- Simulace vybrané části turbodmychadla
- Simulace proudění v kompresoru turbodmychadla
- Simulace a analýza mazání komponent
- Simulace proudění oleje v mazací soustavě
- Simulace a analýza externí aerodynamiky části vozidla
- Simulace externí aerodynamiky vozidla
- Simulace proudění plynu skrze tenkou mezeru
- Zápočtový test formou praktické aplikace CFD nástroje