Tantárgyi Adatlap

PDF letöltése
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar
1. Tantárgy neve Hő- és áramlástani számítások
2. Tantárgy angol neve Computational fluid- and thermodynamics
3. Tantárgykód BMEKOVRM606 4. Követelmény vizsga 5. Kredit 4
6. Óraszám 2 (10) Előadás 0 (0) Gyakorlat 2 (11) Labor
7. Tanterv
Járműmérnöki mesterképzési szak(J)
 8. Szerep
Kötelező (k) a Járműmérnöki mesterképzési szakon (J)
9. A tantágy elvégzéséhez szükgésges tanulmányi munkaóra összesen 120
Kontakt óra 56 Órára készülés 18 Házi feladat 20
Írásos tananyag 10 Zárthelyire készülés 6 Vizsgafelkészülés 10
10. Felelős tanszék Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék
11. Felelős oktató Dr. Veress Árpád
12. Oktatók Dr. Veress Árpád
13. Előtanulmány  
14. Előadás tematikája
Ipari mintapéldák bemutatása, Közelítési elvek és alkalmazhatósági feltételek, Áramlásmodellezés a kontinuum-mechanika alapján, A Navier-Stokes egyenletrendszer, A CFD (Computational Fluid Dynamics) tárgya, aktualitása, előnyei és alkalmazhatósági területei, Turbulencia és figyelembevételének lehetőségei (DNS, LES, RANS), Reynolds és Favre átlagolt Navier-Stokes egyenletrendszer, Reynolds feszültség és örvény viszkozitási modellek, Turbulencia modellek, k-omega és SST turbulencia modellek, Fal közeli áramlás modellezésének lehetőségei: logaritmikus faltörvény és kis Reynolds számú modellek, A turbulencia modellek peremfeltételei, Diszkretizációs technikák (véges differencia, véges térfogat és véges elemes módszerek, előnyök és hátrányok), A diszkretizált egyenletrendszer megoldása véges térfogat módszerének segítségével, (a véges térfogat módszer alapjai; konvergencia, stabilitás és konzisztencia; kezdeti és peremfeltételek), A CFD feladat főbb lépései; modellépítés (és egyszerűsítés), hálózás (hálózási metrikák), anyagtulajdonságok megadása, peremfeltételek definiálása, konvergencia és az eredmények megjelenítése kvalitatív és kvantitatív formában. CFX mintapéldák kidolgozása oktatói segédlettel különös tekintettel a hőközlésre, az összenyomható és összenyomhatatlannak feltételezett áramlásra, illetve a hangsebesség felett kialakult jelenségek vizsgálatára.
15. Gyakorlat tematikája
 
16. Labor tematikája
A számítógépes labor-foglalkozások keretében vezetett numerikus áramlástani, termikus és hőközléses mintafeladatok kidolgozásán keresztül ismerkednek meg a hallgatók az elméletben megismert módszerek gyakorlati alkalmazásával. Például: Profil körüli áramlás modellezése, Centrifugálkompresszor analízise, Részecske kiválasztás numerikus áramlástani szimulációja, Nyíltfelszínű áramlás modellezése, Gázturbina égéstérben kialakult folyamatok vizsgálata, Turbinafokozat szimulációja.
17. Tanulási eredmények
A. Tudás
  • A hallgató ismeri a napjainkban legszélesebb körben alkalmazott számítógépes áramlásmodellezési módszerek előnyeit, érvényességi feltételeit, alkalmazási területeit, továbbá elméleti és gyakorlati vonatkozásait
B. Képesség
  • A hallgató képes önállóan elvégezni számítógépes áramlás-modellezési feladatokat különös tekintettel a valóság minél pontosabb reprodukálásra, illetve a legjobb „számítógépi kapacitásigény/pontosság” arány elérésére verifikációval, plauzibilitás vizsgálattal és validációval (amennyiben releváns)
  • A hallgató képes felismerni a fejlesztésre szoruló áramlástani és termikus jelenségeket a hatékonyság növelése érdekében, képes elvégezni a szükséges módosításokat és ellenőrizni a változtatások eredményét
C. Attitűd
  • A hallgató tudásának és képességeinek maximumát nyújtva törekszik arra, hogy tanulmányait a lehető legmagasabb színvonalon, a legrövidebb idő alatt, elmélyült és önálló alkotásra képes tudásra szert téve végezze
  • A hallgató együttműködik az oktatóval és a hallgató-társaival ismereteinek bővítése során
  • A hallgató folyamatos önálló ismeretszerzéssel is bővíti tudását kiegészítve a tanórák keretében
D. Önállóság és felelősség
  • A hallgató felelősséget érez aziránt, hogy munkájának minőségével és az etikai normák betartásával példát mutasson társainak
  • A hallgató felelősséggel alkalmazza a tantárgy során megszerzett ismereteket, tekintettel azok érvényességi korlátjaira
  • A hallgató nyitottan fogadja a megalapozott kritikai észrevételeket és építő jelleggel hasznosítja a jövőben
  • A hallgató elfogadja az együttműködés kereteit, a helyzettől függően önállóan vagy csapat részeként is képes munkáját elvégezni
18. Az aláírás megszerzésének feltétele, az aláírás érvényessége
Egyéni hallgatói feladat: Egy, az oktató által meghatározott féléves házi feladatot kell elkészítni minden hallgatónak a hő- és áramlástani számítások területéről heti bemutatás és konzultációkon való részvétel mellett. A munkából készült kutatási jelentést a kiadott formátumban kell beadni a szorgalmi időszak utolsó hetében. A félév során egy zárthelyi dolgozatot íratunk, és osztályozzuk a beadandó házi feladatot is. A zárthelyi egy alkalommal javítható, ill. a pótlás hetén külön eljárási díj megfizetése mellett pótolható hiányzás, illetve elégtelen osztályzat esetén. A beadandó házi feladatot a szorgalmi időszakban kell teljesíteni, melyre a hallgató osztályzatot kap. A pótlás hetén külön eljárási díj megfizetése mellett van lehetőség a házi feladat bemutatására és leadására. A félévközi szereplésre részjegyet adunk a zárthelyi és a házi feladat alapján (számtani átlag), amelyeknek önmagukban is legalább elégségesnek kell lenniük. Az aláírás feltétele legalább elégséges részjegy. A vizsgajegy a vizsgán elért eredmény és a részjegy átlaga, ha egyik sem elégtelen. Ha valamelyik elégtelen, akkor a vizsgajegy elégtelen.
19. Pótlási lehetőségek
A félévközi zárthelyi dolgozat pótlására egyszer van lehetőség a félév során, illetve ezt követően a pótlás hetén lehet pótolni a külön eljárási díj megfizetése mellett. A házi feladat leadása a szorgalmi időszakban történik. Pótlás hetén egyszer van lehetőség a házi feladat utólagos leadására a külön eljárási díj megfizetése mellett.
20. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
A tárgy keretében kiadott mintapéldák, dokumentumok és oktatási segédanyagok.
John D. Anderson, JR.: Computational Fluid Dynamics, New York, ISBN-10: 0071132104, ISBN-13: 978-0071132107, McGraw-Hill Higher Education; International edition (1995),
Hirsch, Charles: Numerical Computation of Internal and External Flows, Volume 1 and 2, ISBN-10: 0471923850, ISBN-13: 978-0471923855, John Wiley and Sons (2001),
Veress Á.: Bevezetés az áramlástan numerikus módszereibe, Tanszéki segédlet (2002)
Veress, Á. and Rohács, J.: Application of Finite Volume Method in Fluid Dynamics and Inverse Design Based Optimization, DOI: - 5772/38786, ISBN 978-953-51-0445-2 (2012) http://www.intechopen.com/books/finite-volume-method-powerful-means-of-engineering-design/application-of-finite-volume-method-influid-dynamics-and-inverse-design-based-optimization
ANSYS, Inc., ANSYS CFX-Solver Theory Guide, Release - 2, ANSYS, Inc. Southpointe, 275 Technology Derive Canonsburg, PA15317, ansysinfo@ansys.com, http://www.ansys.com, USA, 2012
Tantárgyleírás érvényessége 2019. október 10. Jelen TAD az alábbi félévre érvényes 2023/2024 II. félév