9. 12. 2019  23:42 Izabela
Akademický informačný systém

Sylabus predmetu MOTP06_6B - Modelovanie tepelných procesov (MTF - LS 2019/2020)


     Informačný list          ECTS          Sylabus          


     Slovenčina          Angličtina          


Vysoká škola: Slovenská technická univerzita v Bratislave
Fakulta: Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave
Kód predmetu: MOTP06_6B
Názov predmetu: Modelovanie tepelných procesov
Druh, rozsah a metóda vzdelávacích činností:
prednáška2 hod. týždenne / 26 hod. za semester štúdia (prezenčná metóda)
26 hod. za semester štúdia (kombinovaná metóda)
laboratórne/konštrukčné cvičenie2 hod. týždenne / 26 hod. za semester štúdia (prezenčná metóda)
26 hod. za semester štúdia (kombinovaná metóda)

 
Počet kreditov: 6
 
Odporúčaný semester/trimester: mechatronika v technologických zariadeniach - bakalársky (povinne voliteľný), 4. semester
mechatronika v technologických zariadeniach - bakalársky (povinne voliteľný), 4. semester
počítačová podpora výrobných technológií - bakalársky (povinne voliteľný), 4. semester
počítačová podpora výrobných technológií - bakalársky (povinne voliteľný), 4. semester
Stupeň štúdia: 1.
Podmieňujúce predmety: žiadne
 
Podmienky na absolvovanie predmetu:
Aktívna účasť na cvičeniach.
Absolvovanie dvoch priebežných kontrolných prác počas semestra:
1) riešenie príkladov (5 bodov),
2) vypracovanie simulačného modelu a numerická analýza zadaného tepelného procesu (5 bodov).

Úspešné absolvovanie záverečnej písomnej skúšky - 3 príklady (45 bodov) a teoretický test (45 bodov).
Z každej časti záverečnej skúšky musí študent získať minimálne 23 bodov.
Hodnotenie: v súlade so Študijným poriadkom STU, čl. 16, odst. 2 a 3.

 
Výsledky vzdelávania:
Študent získa základné teoretické poznatky a praktické zručnosti z oblasti modelovania a numerickej simulácie procesov prenosu tepla a hmoty s využitím metódy konečných prvkov (MKP). Bude rozumieť základným princípom tvorby, verifikácie a validácie simulačných modelov pre analýzu teplotných polí vo vybraných technologických procesoch. Bude vedieť používať progresívne výpočtové metódy riešenia teplotných polí, posúdiť a vyhodnotiť výsledky numerických simulácií. Získa praktické zručnosti z modelovania a práce s programovým systémom ANSYS. Získané znalosti bude schopný aplikovať v praxi pri riešení širokého spektra technických problémov, zahŕňajúcich stacionárne a nestacionárne procesy prenosu tepla.
 
Stručná osnova predmetu:
1. Modelovanie a simulácia. Modely procesov a systémov, rozdelenie modelov podľa parametrov procesu, voľba metódy a modelového riešenia. Postup pri tvorbe simulačného modelu. Prehľad programových systémov pre simuláciu tepelných procesov. Programový systém ANSYS. Preprocesing, riešič, postprocesing.

2. Predmet a metódy termomechaniky, stavové veličiny, termodynamické sústavy. Základné zákony ideálneho plynu. Prvá a druhá veta termodynamická.

3. Termofyzikálne vlastnosti látok. Materiálové databázy. Experimentálne metódy merania termofyzikálnych vlastností. Základné pojmy a zákony prenosu tepla. Teplotné pole, tepelný tok, hustota tepelného toku. Prenos tepla vedením, prúdením, žiarením.

4. Diferenciálna rovnica vedenia tepla parabolického typu Fourierova Kirchhoffova rovnica vedenia tepla. Podmienky jednoznačnosti - geometrické, fyzikálne, začiatočné, okrajové. Jednorozmerné stacionárne vedenie tepla v telesách bez vnútorných zdrojov tepla a s vnútornými zdrojmi tepla.

5. Nestacionárne vedenie tepla v nekonečne dlhej rovinnej stene a v nekonečne dlhom valci bez vnútorných zdrojov tepla. Vedenie tepla v telesách konečných rozmerov. Nestacionárne vedenie tepla v polomasíve.

6. Prenos tepla prúdením, základné pojmy. Newtonov zákon. Rovnica kontinuity, Eulerove rovnice, Bernoulliho rovnica, Navier Stokesova rovnica. Prandlova teória medznej vrstvy. Teória podobnosti, dimenzionálna analýza. Prenos tepla voľnou konvekciou do neobmedzeného priestoru a v obmedzenom priestore. Nútená konvekcia pri prúdení v rúrkach a kanáloch a obtekaní telies. Prestup tepla pri fázových premenách.

7. Prenos tepla žiarením. Základné pojmy. Planckov zákon, Wienov zákon, Stefanov Boltzmannov zákon, Kirchhoffov zákon, Lambertov zákon. Zásady výpočtu prenosu tepla žiarením. Kombinovaný prenos tepla konvekciou a žiarením, spôsob výpočtu.

8. Analytické a numerické metódy riešenia diferenciálnej rovnice vedenia tepla. Riešenie tepelných úloh metódou konečných prvkov. Lineárne a nelineárne úlohy. Priestorová a časová diskretizácia. Presnosť a stabilita numerického riešenia.

9. Riešenie združených tepelných a napäťovo deformačných úloh. Numerická simulácia ohrevu materiálov v priemyselných peciach. Modelovanie ochladzovania materiálov v procesoch kalenia.

10. Numerická simulácia procesov tavného zvárania. Zjednodušené modely procesov zvárania. Zadávanie tepelného príkonu do zvaru.

11. Riešenie združených elektro magnetických a tepelných úloh. Priamy elektrický ohrev, indukčný ohrev, ohrev laserom.

12. Tvorba simulačných modelov pre prúdenie nestlačiteľnej a stlačiteľnej tekutiny. Modelovanie plnenia dutiny formy pri zlievaní.

13. Modelovanie a numerická simulácia prenosu tepla v technologických procesoch s využitím špecializovaných softvérov.
 
Odporúčaná literatúra:
Základné:
TARABA, B. -- BEHÚLOVÁ, M. -- KRAVÁRIKOVÁ, H. Mechanika tekutín. Termomechanika. Bratislava : STU v Bratislave, 2004. 241 s. ISBN 80-227-2041-0.
TARABA, B. -- BEHÚLOVÁ, M. -- KRAVÁRIKOVÁ, H. Mechanika tekutín. Termomechanika: Zbierka príkladov. Trnava : AlumniPress, 2007. 242 s. ISBN 978-80-8096-021-6.
KUNEŠ, J. Modelování tepelných procesů. Praha : SNTL, 1989. 423 s.
KUNEŠ, J. -- VAVROCH, O. -- FRANTA, V. Základy modelování. Praha : SNTL, 1989. 264 s.
BENČA, Š. Výpočtové postupy MKP pri riešení lineárnych úloh mechaniky. Bratislava : STU v Bratislave, 2006. 150 s. ISBN 80-227-2404-1.

Odporúčaná:
ŽMINDÁK, M. -- GRAJCIAR, I. -- NOZDROVNICKÝ, J. Modelovanie a výpočty v metóde konečných prvkov: Diel I - modelovanie v ANSYSe. Žilina : Vedeckotechnická spoločnosť pri Žilinskej univerzite, 2004. 208 s. ISBN 80-968823-5-X.
INCROPERA, F P. -- DEWITT, D P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. New York : John Wiley & Sons, 2002. 981 s. ISBN 0-471-38650-2.
CHUN-PYO HONG. Computer Modelling of Heat and Fluid Flow in Materials Processing. London : IOP Publishing Ltd, 2004. 257 s. ISBN 0-7503-0445-6.

 
Jazyk, ktorého znalosť je potrebná na absolvovanie predmetu: slovenský jazyk a anglický jazyk alebo anglický jazyk
 
Poznámky:
 
Hodnotenie predmetov:
Celkový počet hodnotených študentov: 104

ABCDEFX
1,0 %3,8 %8,7 %34,6 %38,5 %13,4 %
Vyučujúci: Ing. Eva Babalová, PhD. (cvičiaci) - slovenský jazyk
doc. RNDr. Mária Behúlová, CSc. (cvičiaci, prednášajúci, skúšajúci, zodpovedný za predmet) - slovenský jazyk
Ing. Štefan Hajdu, PhD. (cvičiaci) - slovenský jazyk
 
Dátum poslednej zmeny: 20. 12. 2018
Schválil: doc. RNDr. Mária Behúlová, CSc. a garant príslušného študijného programu


Poslednú zmenu urobila Ing. Erika Kuracinová dňa 20. 12. 2018.

Typ výstupu: