|
Vyučující
|
-
Weber Michal, prof. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Harmonogram předmětu (přednášky a cvičení), v rámci cvičení budou řešeny praktické příklady a jejich počítačová implementace: 1) Opakování základních pojmů z mechaniky tekutin (výchozí rovnice dynamiky tekutin - rovnice kontinuity, Navierovy-Stokesovy rovnice, energetická rovnice), fyzikální vlastnosti tekutin, přestup tepla. 2) Základy turbulentního proudění - fyzikální význam turbulence, metody modelování turbulentního proudění (RANS a modely turbulence, základy metody simulace velkých vírů (LES) a přímá numerická simulace (DNS)), okrajové podmínky pro turbulentní proudění. 3) Základy numerického řešení proudění - základy diferenčních metod (řád přesnosti, stabilita, konvergence), princip metody konečných objemů. 4) Modelování mezní vrstvy - numerické řešení laminární a turbulentní mezní vrstvy (tloušťka mezní vrstvy, smykové napětí, třecí součinitel) kolem vodorovné desky, význam stěnových funkcí pro profily rychlosti a teploty. Numerické řešení mezní vrstvy při obtékání karoserie silničního a kolejového vozidla ve výpočtovém systému ANSYS Fluent. 5) Obtékání těles a aerodynamický odpor vozidel - definice odporové a vztlakové síly, definice třecího a vztlakového součinitele, numerické řešení odporové a vztlakové síly při obtékání karosérie vozidla ve výpočtovém systému ANSYS Fluent. 6) Základy aeroakustiky - definice aerodynamického hluku vozidel, typy aerodynamického hluku, zdroje hluku a jeho lokalizace, metody vedoucí k minimalizaci zdrojů hluku ve vozidle. 7) Výkon, spotřeba a stabilita vozidla z hlediska aerodynamiky - definice výkonu potřebného k překonání odporu vzduchu a valení, proudění vzduchu pod vozidlem, definice přítlaku a jeho vliv na stabilitu vozidla. 8) Aerodynamika silničních vozidel - popis proudění kolem karoserie silničního vozidla, požadavky na tvar karoserie silničního vozidla z hlediska aerodynamiky, příslušná legislativa. 9) Aerodynamika nákladních vozidel, přívěsů a autobusů, příslušná legislativa. 10) Aerodynamika kolejových vozidel - jízdní odpory kolejových vozidel, rozložení aerodynamického odporu na vozidlech v soupravě, vliv tvaru jednotlivých vozů na jejich aerodynamický odpor, vliv řazení vozů v soupravě, aerodynamický odpor vysokorychlostních jednotek, příslušná legislativa. 11) Aerodynamika kolejových vozidel - požadavky na kolejová vozidla z hlediska aerodynamiky, aerodynamické jevy při průjezdu souprav tunelem, tlakové rázy při míjení souprav, vliv tlakových vln na osoby podél trati, příslušná legislativa. 12) Základy vnitřní aerodynamiky dopravních prostředků - vliv příslušenství vozidel na jejich aerodynamiku, chlazení a klimatizace, komfort a jízdní pohodlí posádky, příslušná legislativa. 13) Experimentální aerodynamika - charakteristiky aerodynamického tunelu, měření v aerodynamickém tunelu, exkurze dle možností.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
- Kontaktní výuka
- 65 hodin za semestr
- Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
- 35 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 35 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se ve vektorovém a maticovém počtu |
| orientovat se v diferenciálním a integrálním počtu |
| orientovat se v základních pojmech z mechaniky tekutin |
| orientovat se v základních pojmech z technické mechaniky (statika, kinematika a dynamika hmotného bodu a tuhého tělesa) |
| Odborné dovednosti |
|---|
| popsat a řešit konkrétní úlohy diferenciálního a integrálního počtu s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit základní typy obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit elementární problémy z mechaniky tekutin |
| popsat a řešit elementární problémy ze statiky, kinematiky a dynamiky hmotného bodu a tuhého tělesa |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i laikům informace o povaze odborných problémů a vlastním názoru na jejich řešení, |
| mgr. studium: používají své odborné znalosti, odborné dovednosti a obecné způsobilosti alespoň v jednom cizím jazyce, |
| mgr. studium: samostatně získávají další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti na základě především praktické zkušenosti a jejího vyhodnocení, ale také samostatným studiem teoretických poznatků oboru., |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| znát základní principy modelování vnější a vnitřní aerodynamiky dopravních prostředků (silničních a kolejových vozidel) včetně odpovídající legislativy |
| mít základní představu o modelování turbulentního proudění a o modelování a numerickém řešení mezní vrstvy při obtékání karosérie dopravních prostředků s využitím výpočtového systému ANSYS Fluent |
| Odborné dovednosti |
|---|
| umět vyjádřit aerodynamický odpor vozidel |
| umět definovat proudění kolem dopravních prostředků při nižších a vysokých rychlostech |
| umět vytvářet zjednodušené výpočtové modely dopravních prostředků a numericky je řešit s využitím výpočtového systému ANSYS Fluent |
| umět analyzovat základní aerodynamické vlastnosti zjednodušených výpočtových modelů dopravních prostředků |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: samostatně a odpovědně se rozhodují v nových nebo měnících se souvislostech nebo v zásadně se vyvíjejícím prostředí s přihlédnutím k širším společenským důsledkům jejich rozhodování, |
| mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i širší veřejnosti vlastní odborné názory, |
| mgr. studium: používají své odborné znalosti, odborné dovednosti a obecné způsobilosti alespoň v jednom cizím jazyce, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Samostudium, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Řešení problémů, |
| Samostatná práce studentů, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Demonstrace dovedností, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Seminární práce, |
| Kombinovaná zkouška, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Seminární práce, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
|
Doporučená literatura
|
-
DVOŘÁK, R. - KOZEL, K. Matematické modelování v aerodynamice. 1. vyd. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1996. ISBN 80-01-01541-6.
-
SPURK, J.H. Fluid mechanics. [1st ed.]. Springer-Verlag, Berlin, 1997. ISBN 3-540-61651-9.
-
T. Yomi Obidi. Theory and Applications of Aerodynamics for Ground Vehicles. SAE International. 2014.
-
Thomas Christian Schuetz (editor). Aerodynamics of Road Vehicles, Fifth Edition. SAE International. 2016.
|