Předmět Výpočtové metody v mechanice tekutin (KEZ / VMMT)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KEZ / VMMT - Výpočtové metody v mechanice tekutin, Fakulta strojní, Technická univerzita v Liberci (TUL).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Přednášky:1. Úvod do předmětu, definice základních pojmů, uplatnění numerických simulací v průmyslových aplikacích, zvláštní případy využití numerických metod2. Ukázka řešení problému proudění v řadě technických aplikací, představení metody numerických metod, přednosti teoretických výpočtů a možnosti dalšího rozvoje, současné trendy uplatňované ve výpočtech.3. Definice a klasifikace matematického modelu, hyperbolický a parabolický typ parciální diferenci-ální rovnice, Navier-Stokesovy rovnice pro stlačitelné nestacionární proudění, možnosti zjedno-dušení modelů, energetická rovnice a případy nestlačitelného proudění4. Výpočetní sítě, způsoby síťování, okrajová mezní vrstva a tvorba sítě, vyhodnocení kvality sítě a její vliv na konvergenci, automatické zjemňování sítě, dynamická výpočetní síť a její využití u numerických výpočtů.5. Numerické metody: úvod do metody konečných prvků, konečných objemů a diferencí. Spektrální metody a metody vyšších řádů.6. Ukázka diskretizace základních určujících rovnic pomocí metody konečných prvků, metoda vá-hových residuí, definice bázové funkce, aplikace Galerkinovy metody na případy Stokesova proudění.7. Stabilizace techniky numerických schémat, definice přesnosti diskretizace, chyby numerických řešení, jejich identifikace a možnosti eliminací.8. Konvergence, konvergenční metody a jejich porovnání, ukázka využití diskretizačních technik u konkrétních úloh.9. Paralelní výpočty, hodnocení efektivity paralelních procesů, představení programu MPI a jeho využití při paralelizaci úloh, vzájemná komunikace výpočetních procesorů, přerozdělení výpočetní sítě a kontrola balance výpočtu.10. Modely turbulence, základní popis modelů (U)RANS modelů a jejich využití, vliv RANS modelů na modelování turbulence, validace turbulentních modelů.11. Výpočetní metody LES a hybridní turbulentní modely. Představení turbulentních modelů DES, DDES a EDDES a popis chování modelů s ohledem na predikci přechodu mezi LES a RANS oblastí, využití modelů k simulaci12. Vyhodnocování numerických výsledků, metody vizualizace vírových struktur s ohledem na citli-vost, vyhodnocení energetických spekter13. Prezentace samostatných studentských prací, diskuze k závěrům studentských úloh.14. Prezentace samostatných studentských prací, diskuze k závěrům studentských úloh.Cvičení:1. Úvod do výpočetních programů, základní pojmy, zadání semestrální práce2. Sestavování geometrie testovacího příkladu, kontrola kvality výpočetní sítě3. Výpočet a vyhodnocení testovacího příkladu4. - 12. Řešení semestrální práce, konzultace problémů s řešením zadání během cvičení13. Odevzdání semestrální práce, prezentace a obhájení semestrální práce14. Odevzdání semestrální práce, prezentace a obhájení semestrální práce - zápočet

Získané způsobilosti

Studenti získají znalosti v oblasti použití výpočetních numerických metod.

Literatura

PŘÍHODA, J., LOUDA, P.:. Matematické modelování turbulentního proudění. Praha, 2007. TESAŘ, V.:. Mezní vrstvy a turbulence. Praha, 1991. PENG, S., HASSE W.:. Advances in Hybrid RANS-LES Modelling. 2007. BATCHELOR G.K.:. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge, 2003. WILCOX, D.C.:. Basic Fluid Mechanics. 2000. GRINSTEIN F.F., MARGOLIN L.G., RIDER W.J.:. Implicit Large Eddy Simulation. Cambridge, 2007. Sagaut, P.:. Large Eddy Simulation for Incompressible Flows. 2005. ISBN 3-540-26344-6.GATSKI T.B., Hussaini M.:. Simulation and Modelling of Turbulent Flows. Oxford, 1996.

Požadavky

Vypracování semestrální práce ve formátu prezentace do 15 stran.

Garant

doc. Ing. Karel Fraňa, Ph.D.

Vyučující

doc. Ing. Karel Fraňa, Ph.D.doc. Ing. Karel Fraňa, Ph.D.