|
Vyučující
|
-
Havlica Jaromír, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
The course is intended particularly for students that deal with continuum fluid modeling within their dissertation. The course introduces computational methods used in hydrodynamics: - Computational Fluid Dynamics (CFD): introduction, its history and content of the subject - Basic overview of vector calculus: vector, matrices and tensors, basic vector calculus theorems - Mathematical description of physical phenomena, Euler and Lagrange descriptions of conservation laws, mass, heat and momentum balance, fluid flow characteristics, dimensionless forms of balance equations ? Discretization process ? general description: finite difference method, finite volume method, finite element method, domain discretization, discretization of equations, solution of discretization equations - Spatial discretization of diffusion and convection terms, time discretization, source term discretization - Solving algebraic equations: direct and iterative methods, multigrid methods - Algorithms for incompressible and compressible fluid flow ? basic problems, discretization of Navier-Stokes equations and continuity equation, staggered and collocated networks, pressure correction method, SIMPLE, SIMPLEC, PRIME and PISO algorithm - Turbulent flow modeling: laminar flow vs. turbulent flow, direct numerical simulation method (DNS), large eddy methods (LES), Reynolds-averaged Navier-Stokes model (RANS) - Modeling of non-Newtonian fluids: basic rheological models, influence of non-Newtonian fluids on the flow characteristics - Modeling of multiphase flow by using hierarchical methods based on multiple scale principles of reality description (models describing flow at different levels of detail)
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
|
nespecifikováno
|
|
Výstupy z učení
|
Kurz je určený zejména studentům, kteří se v rámci své dizertační práce zabývají spojitým modelováním tekutin. Kurz seznamuje s počítačovými metodami používanými v hydrodynamice: - Úvod, co je CFD (Computational Fluid Dynamics), jeho historie a obsah předmětu - Základní přehled vektorového počtu: vektor, matice a tenzory, základní teorémy vektorového počtu - Matematický popis fyzikálních jevů, Eulerovský a Lagrangeovský popis zákonů zachování, bilance hmoty, tepla a hybnosti, charakteristika toku tekutin, bezrozměrné formy bilančních rovnic - Diskretizační proces ? obecný popis: metoda konečných diferencí, metoda konečných objemů, metoda konečných elementů, diskretizace domény, diskretizace rovnic, řešení diskretizačních rovnic - Prostorová diskretizace difúzního a konvekčního členu, časová diskretizace, diskretizace zdrojového členu - Řešení soustavy algebraických rovnic: přímé a iterativní metody, multigridní metody - Algoritmy pro řešení proudění nestlačitelné a stačitelné tekutiny ? základní problémy, diskretizace Navierových- Stokesových rovnic a rovnice kontinuity, staggered a collocated síť, rovnice pro korekci tlaku, SIMPLE, SIMPLEC, PRIME a PISO algoritmus - Modelování turbulentního proudění: laminární proudění vs. turbulentní proudění, metoda přímé numerické simulace (DNS), metody velkých vírů (LES), metody časového (Reynoldsova) středování (RANS) - Modelování nenewtonských kapalin: základní reologické modely, vliv nenewtonských kapalin na charakter proudění - Modelování vícefázového proudění pomocí hierarchických metod založených na více škálovém principu popisu reality (modely popisující proudění na různých úrovních detailu)
|
|
Předpoklady
|
nespecifikováno
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
nespecifikováno
|
|
Doporučená literatura
|
|