Modeliranje v industrijski fiziki

2021/2022
Program:
Visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje Aplikativna fizika
Letnik:
3 letnik
Semester:
prvi
Vrsta:
izbirni
ECTS:
3
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:
Ure na teden – 1. semester:
Predavanja
0
Seminar
0
Vaje
3
Laboratorij
0
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Opravljeni predmeti Fizika I in Fizika II, Matematika I in Matematika II ter Računalniški praktikum.

Vsebina

Študentje na osnovi praktičnih računalniških vaj spoznajo programe za simulacije v mehaniki tekočin in elastoplastomehaniki.

Učenje poteka v računalniški učilnici z vnaprej pripravljenimi računalniškimi orodji.

Naloge se navezujejo ena na drugo:

Uporaba CAD programa, s katerim študent prenese primer kompleksne geometrije iz načrtov v računalniško obliko.
Pretvarjanje CAD geometrije v diskretno mrežo: mreženje praznih prostorov, kjer se pretaka tekočina, ali mreženje konstrukcije za trdnostne analize.
Uporaba programa za računalniško dinamiko tekočin na mreži iz predhodne naloge. Simulacija nestisljivega toka.
Računalniška dinamika tekočin: simulacija stisljivega toka.
Elastomehanika – uporaba računalniškega programa za trdnostne analize na konstrukciji iz prve naloge.
Elastoplastomehanika – simulacije velikih deformacij.

Temeljni literatura in viri
  1. Computational Methods for Fluid Dynamics, Joel H. Ferziger and Milovan Peric, Springer Verlag, 1999

  2. Applied Mechanics of Solids, Allan F. Bower, Taylor and Francis Group, 2010

  3. Navodila za uporabo računalniških programov za pripravo CAD slik, za mreženje, za simulacije v mehaniki tekočin in simulacije v mehaniki konstrukcij. Izbrani bodo odprtokodni računalniški programi.

Cilji in kompetence

Cilji: Pridobiti praktična znanja, potrebna za uporabo računalniških programov v mehaniki kontinuumov.

Kompetence: Modeliranje in sposobnost reševanja problemov, računalniške spretnosti.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje
Spoznavanje načina dela z računalniškimi programi, spoznavanje osnovnih parcialnih diferencialnih enačb mehanike tekočin in mehanike konstrukcij. Osnove diskretizacije.

Uporaba
Reševanje osnovnih enačb mehanike tekočin in mehanike konstrukcij na diskretnih mrežah z obstoječimi računalniškimi programi.

Refleksija
Ob spoznavanju osnov modeliranja se od študenta pričakuje tudi kritičen pogled na kvaliteto numeričnih rezultatov. Le ta je odvisna od zanesljivosti matematičnih modelov, gostote diskretizacije in natančnosti numerične sheme.

Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet
Spoznavanje osnovnih ohranitvenih enačb mehanike tekočin in mehanike konstrukcij. Reševanje različnih tipov navadnih in parcialnih diferencialnih enačb z obstoječimi programskimi paketi.

Metode poučevanja in učenja

Predstavitev individualnih nalog, reševanje naloge, konzultacije. Delo poteka na računalnikih.

Načini ocenjevanja

Ocena opravljenih vaj
ocena 5 (negativno), 6-10 (pozitivno) ob upoštevanju Statuta UL in fakultetnih pravil.

Reference nosilca

TISELJ, I, PETELIN, S. First and second order accurate schemes for two-fluid models. J. fluids eng., 1998, vol. 120 (2), str. 363-368.
TISELJ, I, ČERNE, G. Some comments on the behaviour of the RELAP5 numerical scheme at very small time steps. Nucl. sci. eng., 2000, 134, str. 306.
BERGANT R, TISELJ, I. Near-wall passive scalar transport at high Prandtl numbers. Phys. fluids, 2007, vol. 19, str. 065105-1 - 18.