Notice: Undefined index: HTTP_ACCEPT_LANGUAGE in /var/www/kos.fs.cvut.cz/lib_locale.php on line 9

Notice: Undefined index: HTTP_ACCEPT_LANGUAGE in /var/www/kos.fs.cvut.cz/lib_locale.php on line 11
KOS.FS - fakultní nadstavba
  česky  čs
english  en
Numerická analýza procesů (2181141)
Katedra:ústav procesní a zpracov. techniky (12118)
Zkratka:Schválen:03.05.2011
Platí do: ??Rozsah:2+1
Semestr:*Kredity:4
Zakončení:Z,ZKJazyk výuky:CS
Anotace
Numerického řešení problémů pružnosti/pevnosti i proudění tekutin a přenosu tepla. Přehled a hierarchie používaných numerických metod (konečné diference, konečné objemy, konečné prvky, hraniční prvky a nesíťové metody). Zvláštní zřetel je věnován MKP. Identifikace parametrů numerických modelů zařízení - optimalizační metody. Praktické příklady řešené programy MATLAB a FLUENT.
Vyučující
Ing. Jan Skočilas Ph.D.
Zimní 2017/2018
Ing. Jan Skočilas Ph.D.
Zimní 2016/2017
Ing. Jan Skočilas Ph.D.
Zimní 2015/2016
prof. Ing. Rudolf Žitný CSc.
Zimní 2014/2015
prof. Ing. Rudolf Žitný CSc.
Zimní 2013/2014
prof. Ing. Rudolf Žitný CSc.
Zimní 2012/2013
Osnova
1.Cíle řešení numerické analýzy procesů a aparátů.

2.Fyzikální modely (transportní rovnice, energetické a entropické principy). Empirické modely (neuronové sítě a regresní modely). Modely, které využívají analytická řešení (difuze).
Identifikace modelů na základě co nejlepší shody s experimentem (optimalizace).

3.Modely "černých krabiček" a experimentální identifikace charakteristik lineárních systémů:
Přenosové charakteristiky systému. Volterrova rovnice a identifikace přenosu. Konvoluce a dekonvoluce. Fourierova analýza (spojitá a diskrétní Fourierova transformace).

4.Nelineární modely systémů popisované obyčejnými diferenciálními rovnicemi
Počáteční problém (Runge Kutta, Adams). Dopravní zpoždění. Podivné atraktory.

5.Modely popisované obyčejnými diferenciálními rovnicemi - okrajové (ale důležité!) problémy. Metoda vážených residuí a metoda konečných prvků. Výměníky tepla (využití analytického řešení). Potrubní sítě (tlaky a průtoky metodou konečných prvků). Táhla, nosníky a rotačně symetrické skořepiny

6. Parciální diferenciální rovnice (PDE), klasifikace na hyperbolické, parabolické a eliptické.
Hyperbolické PDE (kmitání táhel, nosníků, ráz v potrubí). MOC-metoda charakteristik (stlačitelné proudění).

7. Metoda sítí a konečné diference (schémata a stabilitní analýza). Hyperbolické rovnice - znovu se vrátíme k hydraulickému rázu. Parabolické rovnice - teplotní a koncentrační pole (sušení kávového zrna).

8. Metoda sítí s aplikací na parabolické a eliptické rovnice. Neustálený rychlostní profil při oscilačním toku v trubce (parabolická rovnice pro cylindrický s.s.). Teplotní pole (parabolická rovnice) a elektrické pole (eliptická rovnice) při přímém ohmickém ohřevu. Identifikace parametrů modelu popisovaného metodou konečných diferencí použitím algoritmu Nelder Mead (fminsearch).

9. CFD transportní rovnice. Turbulence a modely RANS.

10. Řešení transportních rovnic metodou kontrolních objemů. Řešení Navierových Stokesových rovnic v primitivních proměnných (metoda SIMPLE) i použitím proudové funkce a vířivosti. Laminární tok v dutině (FLUENT a vlastní program MATLAB).

11.Spalování a vícefázové toky. Hmotnostní a entalpické bilance, chemické reakce. Spalovací komora s nepředmíšeným proudem paliva a okysličovadla (metoda zlomku směsi). Heterogenní spalování. Vícefázové toky (VOF, Eulerova metoda a metoda směsi).

12. Vícefázové toky (Fluent)

13. Stochastické metody (metoda diskrétních částic DEM)
Osnova cvičení
1.Cíle řešení numerické analýzy procesů a aparátů.

2.Fyzikální modely (transportní rovnice, energetické a entropické principy). Empirické modely (neuronové sítě a regresní modely). Modely, které využívají analytická řešení (difuze).
Identifikace modelů na základě co nejlepší shody s experimentem (optimalizace).

3.Modely "černých krabiček" a experimentální identifikace charakteristik lineárních systémů:
Přenosové charakteristiky systému. Volterrova rovnice a identifikace přenosu. Konvoluce a dekonvoluce. Fourierova analýza (spojitá a diskrétní Fourierova transformace).

4.Nelineární modely systémů popisované obyčejnými diferenciálními rovnicemi
Počáteční problém (Runge Kutta, Adams). Dopravní zpoždění. Podivné atraktory.

5.Modely popisované obyčejnými diferenciálními rovnicemi - okrajové (ale důležité!) problémy. Metoda vážených residuí a metoda konečných prvků. Výměníky tepla (využití analytického řešení). Potrubní sítě (tlaky a průtoky metodou konečných prvků). Táhla, nosníky a rotačně symetrické skořepiny

6. Parciální diferenciální rovnice (PDE), klasifikace na hyperbolické, parabolické a eliptické.
Hyperbolické PDE (kmitání táhel, nosníků, ráz v potrubí). MOC-metoda charakteristik (stlačitelné proudění).

7. Metoda sítí a konečné diference (schémata a stabilitní analýza). Hyperbolické rovnice - znovu se vrátíme k hydraulickému rázu. Parabolické rovnice - teplotní a koncentrační pole (sušení kávového zrna).

8. Metoda sítí s aplikací na parabolické a eliptické rovnice. Neustálený rychlostní profil při oscilačním toku v trubce (parabolická rovnice pro cylindrický s.s.). Teplotní pole (parabolická rovnice) a elektrické pole (eliptická rovnice) při přímém ohmickém ohřevu. Identifikace parametrů modelu popisovaného metodou konečných diferencí použitím algoritmu Nelder Mead (fminsearch).

9. CFD transportní rovnice. Turbulence a modely RANS.

10. Řešení transportních rovnic metodou kontrolních objemů. Řešení Navierových Stokesových rovnic v primitivních proměnných (metoda SIMPLE) i použitím proudové funkce a vířivosti. Laminární tok v dutině (FLUENT a vlastní program MATLAB).

11.Spalování a vícefázové toky. Hmotnostní a entalpické bilance, chemické reakce. Spalovací komora s nepředmíšeným proudem paliva a okysličovadla (metoda zlomku směsi). Heterogenní spalování. Vícefázové toky (VOF, Eulerova metoda a metoda směsi).

12. Vícefázové toky (Fluent)

13. Stochastické metody (metoda diskrétních částic DEM)
Literatura
Žitný R.: Numerická analýza zařízení.
http://www.fsid.cvut.cz/~zitny/naz2007.doc
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap1.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap2.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap3.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap4.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap5.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap6.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap7.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap8.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap9.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap10.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap11.ppt
http://www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/nap12.ppt
Požadavky
Klíčová slova
data online/KOS/FS :: [Helpdesk] (hlášení problémů) :: [Obnovit] [Tisk] [Tisk na šířku] © 2011-2017 [CPS] v3.7 (master/94365653/2017-02-22/12:51)