Detail předmětu

Multifyzikální simulace v automobilovém průmyslu

FSI-QMOAk. rok: 2022/2023

Předmět studentům poskytne přehled o soudobých výpočtových simulacích využívaných při vývoji motorových vozidel. V rámci předmětu jsou zopakovány a rozšířeny popisy vybraných fyzikálních dějů. Upřednostněny jsou v praxi využitelné poznatky zahrnující mazání a výpočtovou dynamiku tekutin (CFD). Důraz je kladen na praktické využití simulací v rámci komerčních programových prostředků. Výpočtové simulace jsou aplikovány na typické úlohy vyskytující se v automobilovém průmyslu jako jsou interakce komponent pohonných jednotek prostřednictvím ložisek, obtékání karoserie vozidel nebo lopatek turbodmychadel při současnému působení zátěžných účinků různých fyzikálních dějů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automobilního a dopravního inženýrství (ÚADI)

Výsledky učení předmětu

Student získá schopnosti praktické aplikace moderních metod podloženou znalostí nezbytných teoretických principů. Tyto schopnosti student uplatní při vývoji motorových vozidel v oblastech jako jsou aerodynamika vozidel nebo chlazení a mazání pohonných jednotek.

Prerekvizity

Znalosti matematiky vyučované na bakalářském studiu a nezbytně zahrnující lineární algebru (matice, determinanty, soustavy lineárních rovnic), diferenciální a integrální počet a obyčejné diferenciální rovnice.

Znalosti základů hydrodynamiky a termodynamiky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky předem probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet je podmíněn aktivní účastí ve cvičeních, řádným vypracováním semestrální práce a splněním podmínek kontrolních testů. Zkouška ověřuje znalosti získané na přednáškách i ve cvičení a je rozdělena do písemné teoretické části, písemné části zahrnující výpočtové řešení mazání, proudění tekutin nebo přestupu tepla a do části ústní. Zkouška zohledňuje práci studenta ve cvičení. Student musí pro úspěšné splnění zkoušky dosáhnout nadpoloviční počet bodů z celkového počtu bodů.

Učební cíle

Cílem je poskytnout základní vědomosti v problematice multifyzikálních simulací s využitím výpočtové dynamiky tekutin (CFD), které jsou aplikovány při vývoji motorových vozidel a pohonných jednotek. Cílem je rovněž získání v praxi využitelných poznatků v oblastech mazání hydrodynamických a valivých ložisek, těsnění pístů a turbodmychadel a dalších konstrukčních prvků.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Cvičení jsou povinné, forma nahrazení zameškané výuky je řešena individuálně s cvičícím nebo s garantem předmětu. Přednášky jsou nepovinné.

Základní literatura

ZIKANOV Oleg. Essential Computational Fluid Dynamics. John Willey & Sons, Inc., 2010. ISBN 978-0-470-42329-5 (EN)
STACHOWIAK, Gwidon W. a Andrew W. BATCHELOR. Engineering Tribology. 3. vyd. Boston: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 0-7506-7836-4. (EN)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ADI-P magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Osnova

  1. Základní pojmy v multifyzikálních simulacích.
  2. Pokročilé metody diskretizace objemů.
  3. Modelování hydrodynamického mazání.
  4. Modelování elastohydrodynamického mazání.
  5. Modelování smíšeného mazání.
  6. Aplikace modelování mazání při výpočtových simulacích.
  7. Základy popisu proudění pomocí CFD.
  8. Vybrané problémy při řešení proudění tekutin pomocí CFD.
  9. Modelování turbulentního proudění.
  10. Modelování neustáleného turbulentního proudění.
  11. Vybrané problémy při řešení přenosu tepla pomocí CFD.
  12. Dynamika plynů v rotorových soustavách.
  13. Vybrané problémy při řešení multifyzikálních úloh.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Vacula

Osnova

  1. Představení nástrojů pro aplikaci CFD.
  2. Aplikace metod diskretizace těles a oblastí.
  3. Aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace.
  4. Pokračování aplikace metod diskretizace oblastí pro CFD simulace.
  5. Základy aplikace nástrojů pro CFD.
  6. Simulace vybrané části turbodmychadla.
  7. Simulace mazání komponent.
  8. Simulace a analýza mazání komponent.
  9. Simulace proudění oleje v mazací soustavě.
  10. Simulace a analýza externí aerodynamiky části vozidla.
  11. Simulace externí aerodynamiky vozidla.
  12. Simulace proudění plynu skrze tenkou mezeru.
  13. Zápočtový test formou praktické aplikace CFD nástroje.

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz