Detail předmětu
Pokročilé metody CFD
FSI-LPM Ak. rok: 2025/2026 Zimní semestr
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
Zajišťuje ústav
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.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-SUE-P: Výpočtové simulace pro udržitelnou energetiku, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Osnova
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Úvod do vícefázových simulací. Vymezení a popis základních přístupů v simulaci vícefázového toku.
- 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.
- 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.
- 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.
- Úvod do FSI simulací kombinujících fluidní a strukturální řešič postihující vzájemnou interakci tekutiny a deformovatelného tělesa. Odlišnosti jednocestné a dvoucestné FSI simulace.
- Příprava výpočetního modelu dvoucestné 3D FSI simulace zahrnující popis vlastností kapaliny, deformovatelného tělesa a řešené oblasti a vytvoření výpočetních sítí.
- Příprava výpočetního modelu dvoucestné 3D FSI simulace zahrnující nastavení strukturálního a fluidního řešiče, jejich provázání a způsoby monitorování úlohy.
- Realizace dvoucestné 3D FSI simulace. Vyhodnocení výsledků 3D FSI simulace s ohledem na značnou časovou náročnost simulace.
- 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.