A tárgy címe:
Áramlások numerikus modellezése
Elsődleges képzés:
Fizikus mérnök BSc
Kredit:
4
A tárgy besorolása:
választható
Óraszám - előadás:
1
Óraszám - gyakorlat:
0
Óraszám - labor:
2
Egyéb oktatás:
Az elméleti tananyag elsajátításához angol nyelvű jegyzet rendelkezésre áll.
Számonkérés módja:
Coursework grade
Egyéb számonkérés:
Önálló gyakorlati feladatok.
Félév:
6
Előtanulmányi feltételek:
Többváltozós kalkulus
Tantárgy felelőse:
Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, PhD
További oktatók:
Tárgyleírás:
Bevezető: A Numerikus áramlástan műszaki alkalmazásai, a szimulációs módszerek áttekintése, a véges térfogatok módszere, a CFD elemzés munkafolyamata.
Peremfeltételek: A peremfeltételek szerepe, numerikus implementáció. A peremfeltételek paraméterezése, belépő és kilépő peremfeltételek, további peremfeltételek. Forrástagok és szakadási feltételek. Áramlástechnikai gépek modellezése különféle módszerekkel.
Turbulencia: A turbulencia eredete, a turbulens áramlások tulajdonságai, turbulens léptékek. Keveredési úthossz modell, Reynolds-átlagolt modellek, skálafelbontó modellek.
Hálógenerálás. A numerikus háló elemei, elemtípusok, a hálóval szemben támasztott elemméret- és elemminőség követelmények. A numerikus diffúzió mérséklése, fali határrétegek. Hexa, tetra és poliéder hálók előállítása, a hálótípusok sajátosságai.
Termikus folyamatok modellezése: A sűrűségmodell megválasztása, fali peremfeltételek, a hőátadási tényező meghatározása numerikus modellekkel, hőcserélők modellezése. Természetes áramlások, nyomás peremfeltételek. A sugárzásos hőtranszport modellezése.
Hibabecslés: Hiba vagy bizonytalanság? Ellenőrzés, kalibrálás, validálás. A CFD közelítésrendszere, a hibaforrások becslése, módszerek a pontosság javítására.
Ajánlott irodalom:
G. Kristóf: Numerical modelling of fluid flows. (A raw translation of the Hungarian course book titled „Áramlások numerikus modellezése” by G. Kristóf, ISBN 978 963 454 412 8, MERSz Kiadó, 2019)
Ferziger, J. H., Perić, M., & Street, R. L. (2002). Computational methods for fluid dynamics (Vol. 3, pp. 196-200). Berlin: springer.
Kompetenciák:
a) tudása- Ismeri a klasszikus és modern fizika műszaki-technológiai eljárásokat és alkalmazásokat megalapozó alapvető törvényszerűségeit, fejlődési irányait, és a modern fizikai modelleket.- Ismeri a fizika legfontosabb kapcsolódási pontjait a mérnöki diszciplínákkal, az ehhez kapcsolódó alapvető fogalmakat és összefüggéseket.- Ismeri a műszaki és fizikai problémák számítógépes modellezésének matematikai és informatikai módszereit.- Átlátja a fizikai törvényszerűségek technológiai és gazdasági folyamatokra történő alkalmazásait, valamint a kutatás-fejlesztés és a technológiai innováció folyamatát.- Specializációs szakterületén ismeri az alkalmazott tervezési elveket, technológiákat, speciális anyagokat és mérési eljárásokat.b) képességei- Képes a műszaki-technológiai problémák és a fizikai tudományos eredmények közötti kapcsolat megteremtésére, a két terület alkotó összekapcsolására.- Képes a műszaki problémák és a hozzájuk kapcsolódó fizikai jelenségek megértésére, az ehhez szükséges információgyűjtésre, és a szakirodalom eredményeinek értelmezésére és kreatív alkalmazására.- Képes a műszaki fejlesztéshez kapcsolódó problémák önálló megoldására, a megoldáshoz elvezető fizikai törvényszerűségek, mechanizmusok és műszaki megoldások azonosítására, komplex műszaki és fizikai problémák analitikus és számítógépes modellezésére, és a modellezés eredményének gyakorlati alkalmazására.c) attitűdje- Törekszik a tudományos fizikai ismeretek és a műszaki-technológiai alkalmazások közötti összekötő, integráló szerep megteremtésére.- Hitelesen képviseli a természettudományos világnézetet, és alkalmazni tudja a technológia és társadalom viszonylatában.- Nyitott a természettudományos és műszaki továbbképzés irányában.- Elkötelezett új kompetenciák elsajátítására.- Fejleszti, mélyíti szakterületi ismereteit.d) autonómiája és felelőssége- Önállóan feltárja és átgondolja az alapvető szakmai kérdéseket, és adott források alapján megválaszolja azokat, képes önálló szakmai döntések meghozatalára.- Felelősséggel együttműködik a műszaki, természettudományos és más szakterületek szakembereivel.- Tudatosan vállalja a műszaki-természettudományos terület etikai normáit.- Saját képességeit és munkájának eredményét reálisan értékeli.- Folyamatos tanulással fejleszti kompetenciáit, alkalmassá válva felelősségteljes munkakörök betöltésére.- Tisztában van a tudományos-technológiai kijelentések jelentőségével és következményeivel.