Detail předmětu

Multifyzikální simulace v automobilovém průmyslu

FSI-QMO Ak. rok: 2024/2025 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

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automobilního a dopravního inženýrství

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 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-AAE-P: Pokročilé automobilové inženýrství, magisterský navazující, povinně volitelný

Program N-ADI-P: Automobilní a dopravní inženýrství, magisterský navazující, povinně volitelný

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Osnova


  1. Základní pojmy v multifyzikálních simulacích v automobilovém průmyslu

  2. Pokročilé metody diskretizace objemů s aplikacemi na motorových vozidlech a pohonných jednotkách

  3. Základy popisu proudění s využitím výpočtové dynamiky tekutin (CFD)

  4. Modelování domény a okrajových podmínek při proudění tekutin pomocí CFD

  5. Numerické řešení transportních rovnic v CFD

  6. Modelování turbulentního proudění

  7. Modelování neustáleného turbulentního proudění tekutin pomocí CFD

  8. Modelování přenosu tepla pomocí CFD

  9. Popis mazání komponent pohonných jednotek

  10. Modelování hydrodynamického mazání s aplikací na ložiska turbodmychadel

  11. Modelování mazání vysoce zatížených kontaktních dvojic s aplikací na pohonné jednotky

  12. Modelování externí aerodynamiky s aplikací na osobní vozidla

  13. Modelování termodynamiky s aplikací na odstředivé kompresory turbodmychadel

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Vacula, Ph.D.

Osnova


  1. Představení nástrojů pro aplikaci CFD

  2. Aplikace metod diskretizace těles a oblastí

  3. Aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace

  4. Pokračování aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace

  5. Základy aplikace nástrojů pro CFD

  6. Simulace vybrané části turbodmychadla

  7. Simulace proudění v kompresoru turbodmychadla

  8. Simulace a analýza mazání komponent

  9. Simulace proudění oleje v mazací soustavě

  10. Simulace a analýza externí aerodynamiky části vozidla

  11. Simulace externí aerodynamiky vozidla

  12. Simulace proudění plynu skrze tenkou mezeru

  13. Zápočtový test formou praktické aplikace CFD nástroje