Tesař v mezní vrstvě a turbulence

Rozšiřování CFD programů do praxe vyžaduje seznámení s principy a metodami numerického řešení proudění tekutin.

Výpočetní mechanika tekutin (Computational Fluid Dynamics, CFD) je jedním ze tří pilířů moderní mechaniky tekutin (teoretická mechanika tekutin, experimentální mechanika tekutin, výpočetní mechanika tekutin).

Úloha výpočetního modelování (CFD) v návrhu tekutinových strojů, výhody a omezení použití výpočetního modelování:

  • Motivační ukázky aplikací CFD.

Základní diferenciální rovnice mechaniky tekutin:

  • Matematická klasifikace těchto rovnic, nutnost numerického řešení.

Přístupy k diskretizaci parciálních diferenciálních rovnic:

Čtěte také: Článek o metrologii a prof. Tesařovi

  • Konečné diference, prvky, objemy. Metoda konečných objemů.
  • Aplikace metody konečných objemů na 1D a 2D úlohu difúze. Řešení soustav rovnic. Konvergence.
  • Nestacionární úloha. Explicitní, implicitní schéma.
  • Konvektivně - difúzní úloha, algoritmus SIMPLE.
  • Proudění v rotujícím souřadnicovém systému (multiple reference frame, mixing plane, sliding mesh), vícefázové proudění ; základní principy.

Turbulence a možnosti výpočetního řešení turbulentního proudění:

  • Statistická analýza, Reynoldsovy rovnice, turbulentní napětí, problém uzavření systému rovnic, Boussinesquova hypotéza.
  • Modely turbulence (nula-, jedna-, dvourovnicové, model Reynoldsových napětí). Simulace velkých vírů (LES).
  • Pokročilé modely turbulence (scale resolved, hybridní)
  • Modelování proudění v blízkosti stěny (stěnové funkce, dvouvrstvý přístup). Vizualizace proudění v prostředí CFD.

Tvarová optimalizace tekutinových prvků:

  • Parametrizace geometrie, definice účelové funkce, provázání s CFD. Principy některých optimalizačních metod.

Integrace CFD ve vývoji a výzkumu.

Literatura:

  1. Versteeg, H., Malalasekera, W.: An Introduction to Computational Fluid Dynamics : The Finite Volume Method Approach. Prentice Hall.
  2. Wilcox, D.C.: Turbulence Modeling for CFD.
  3. Wendt, J.F.: Computational Fluid Dynamics. Springer-Verlag Telos.
  4. Fletcher, C.A.J.: Computational Techniques fo Fluid Dynamics. Springer-Verlag.
  5. Fletcher, R.: Practical Methods of Optimization. John Wiley & Sons. 2nd edition.
  6. Tesař, V.: Mezní vrstvy a turbulence. Skripta ČVUT. Ediční středisko ČVUT.
  7. Kozubková, M., Drábková, S., Šťáva, P.: Matematické modely stlačitelného a nestlačitelného proudění - Metoda konečných objemů. Skripta VŠB-TU Ostrava.

Čtěte také: Ordinační hodiny lékařské služby

Čtěte také: Silniční obzor a Jaroslav Franěk Tesař

tags: #tesař #v #mezní #vrstvě #a #turbulence

Oblíbené příspěvky: