Předmět Turbulence (Turbu)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu Turbu - Turbulence, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Studenti se seznámí s možnostmi simulace turbulentního/laminárního proudění tekutin v různých oblastech strojírenství,civilního inženýrství, letectví, hutnictví a dalších oblastech, kde se vyskytují zařízení a stroje, které obsahujítekutinu, či ji využívají pro svou činnost. Budou vytvářet 2D a 3D CFD modely reálných zařízení v prostředí ANSYS-CFX.Při tvorbě geometrického modelu budou studenti vycházet z předchozích znalostí z oblasti kreslení ve vyšších CADsystémech. Studenti budou analyzovat zadání jednotlivých řešených úloh na základě základních znalostí získanýchv předmětu Mechanika tekutin. Budou sestavovat CFD simulace z oblasti obtékání těles, přestupu tepla, interakcedvou různých tekutin. Studenti budou interpretovat výsledky jednotlivých simulací a analyzovat proudění. Na základěvýsledků simulací budou predikovány důležité parametry analyzovaného zařízení, či strojního celku. Studenti seseznámí s možnostmi CFD simulací, oblastí jejich použitelnosti a budou schopni řešit základní úlohy o oblasti mechanikytekutin.

Osnova

OSNOVA PŘEDMĚTUTýden: P - přednáška, C - cvičení1. P.: Úvod, numerické modelování proudění – různé komerční systémy, ANYSY CFX, Typy úloh Integrace CFX v programovémbalíku ANSYS.C.: práce na pracovních stanicích SUN, operační systém na bázi LINUXu, úvod do ANSYS CFX 2. P.: Souřadný systém, Navier-Stokesova rovnice (laminární proudění), sčítací pravidla, příklady, proudění v trubce,tvorba geometrie v prostředí ANSYS Workbench, princip tvorby výpočetní oblasti a úprava geometrie, vytvoření výpočetnísítě, postup při vytváření sítě. Demonstrace tvorby sítě v programu ICEM.C.: Tvorba geometrie náhlého rozšíření (schod) v prostředí ANSYS Workbench, princip tvorby výpočetní oblasti aúprava geometrie, vytvoření výpočetní sítě, postup při vytváření sítě. Procvičení úpravy geometrie a tvorby sítěna reálné geometrii.3. P.: Fyzikální význam turbulence, metody úpravy geometrie a tvorby sítě na reálné geometrii vytvořené v CAD programu.Matematický model turbulence, N-S rovnice, rovnice kontinuity, Reynoldsova napětí, časové středování, Reynoldsovapravidla, Boussinesqova hypotéza, dvourovnicový model turbulenceC.: CFD model proudění při náhlém rozšíření průtočného průřezu, laminární režim proudění. importování sítě, kompatibilnísítě.4. P.: Přenos hmoty, hybnosti a tepla, kondukce a konvekce při přenosu tepla, určení tepelného výkonu, tepelnéhospádu, součinitele přestupu tepla, Nusseltova čísla.C.: Definování CFD modelu přirozené konvekce, výpočet součinitele přestupu tepla a Nusseltova čísla.5. P.: Integrace metodou konečných objemů pro jednorozměrnou rovnici kontinuity a pohybovou rovnici, iterační cyklus,interpolační schéma, konvergence (reziduály), definování příměsi-multifázové modely, model kavitace. Model spalování,model termické radiace, definice chemických reakcí.C.: Stanovení místní ztráty v oblasti s náhlým rozšířením, testování vlivu modelu turbulence na hodnotu ztrátovéhosoučinitele. Definování okrajových podmínek funkcí, změřenými daty. Export dat z postprocesoru, vyhodnocení datv EXCELU.6. P.: Okrajové podmínky, podmínky vstupu a výstupu, podmínky symetrie, periodické podmínky, podmínky na stěně,přestup tepla stěnou, časově závislá úloha. Metody řešení diskretizovaných rovnic, LGS řešič, multigrid.C.: Modelování rozptylu příměsi, Lagrangeuv přístup, modelování rozptylu znečišťující látky (polutant).7. P.: Přehled modelů turbulence dostupných v CFX, nula-rovnicový model, k- model, RNG k- model, RSM model, modelyLES, SAS, DES. Optimální volba modelu, oblast použití jednotlivých modelů turbulence.C.: Modelování rozptylu příměsi, Eulerův přístup, multifázová směs voda-vzduch.8. P.: Proudění skutečných kapalin, zákon zachování hmoty, hybnosti, energie při stlačitelném proudění, nadzvukovéproudění, rázové vlny. Souproudé a protiproudé výměníky tepla typu voda-voda a voda-vzduch. Zadání individuálníchseminárních prací, diskuze.C.: Řešení individuální seminární práce.9. P.: Proudění s pevnými částicemi a kapkami, příměsi a jejich definice. Definice tahového a vztlakového součinitelekapičky – pevné částice. Specielní nastavení v programu CFX, multidoménové simulace, paralelní výpočty. IntegraceCFX ve Workbench, obecný postup při návrhu a výpočtu strojní součásti.C.: Řešení individuální seminární práce.

Literatura

ANSYS CFX- ANSYS CFX Release 11.0, Theory Guide, Tutorials. Southpointe: ANSYS, Inc., 2006.BLEJCHAŘ, T. Turbulence Modelování proudění – CFX. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2012. 263 s. ISBN 978-80-248-2606-6 .BLEJCHAŘ,T.: Návody do cvičení „Modelování proudění“ – CFX, [Skripta].VŠB-TU Ostrava, 2008, 132 s.

Požadavky

Žádné

Garant

Ing. Marian Bojko, Ph.D.

Vyučující

Ing. Tomáš Blejchař, Ph.D.Ing. Marian Bojko, Ph.D.prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.