A tantárgy szerepe a képzés céljának megvalósításában:
GPK Energetikus MSc képzés Atomenergia specializáció kötelező tárgya
A tantárgy részletes tematikája magyarul és angolul:
Célkitűzések:
A tantárgy a háromdimenziós CFD (Computational Fluid Dynamics) technika alapjait és atomenergetikai alkalmazásait mutatja be a hallgatóknak. A tantárgy keretében áttekintjük a hő- és áramlástani folyamatokat leíró megmaradási egyenleteket és azok tulajdonságait. Részletesen kitérünk az atomenergetikai berendezésekben kialakuló turbulens áramlások leírásának lehetőségeire, és ismertetjük a fontosabb turbulenciamodelleket. Áttekintjük az egyenletek megoldásához használható numerikus módszereket és az azokkal kapcsolatos alapfogalmakat. A módszerek ismertetésénél a hangsúlyt a kereskedelmi CFD kódokban leggyakrabban alkalmazott véges térfogatok módszerére helyezzük. Az előadások során bemutatjuk a CFD technika nukleáris energetikai alkalmazásait a BME Nukleáris Technikai Intézetben végzett kutatások eredményein keresztül. Az előadásokat gyakorlat egészíti ki, amely során a hallgatók feladatokat oldanak meg, és elsajátítják az ANSYS CFX kommerciális CFD kód használatát.
Tudás kompetenciák:
-
Ismeri a háromdimenziós termohidraulikai folyamatokat leíró megmaradási egyenleteket, azok elvét, tulajdonságait és peremfeltételeit.
-
Tisztában van a turbulens áramlások, örvények fő jellemzőivel, statisztikai leírásával.
-
Átfogó ismeretekkel rendelkezik az atomenergetikai berendezésekben történő turbulens áramlások modellezési módszereiről, turbulenciamodellekről.
-
Ismeri a fontosabb differenciasémákat, véges térfogatos diszkretizációs eljárásokat, azok tulajdonságait.
-
Tájékozott a véges térfogatok módszerét alkalmazó CFD kódok jellemzőivel és korlátaival kapcsolatban.
-
Tudja, hogy a CFD számításoknak milyen hibái és bizonytalanságai lehetnek. Érti azok okát.
-
Tájékozott arról, hogy a szimuláció hibái hogyan küszöbölhetők ki, illetve bizonytalanságai hogyan csökkenthetők megfelelő szintre nukleáris energetikai alkalmazások esetén.
-
Rendelkezik ismerettel a CFD számítások atomenergetikai alkalmazásait illetően.
-
Birtokában van az ICEM CFD program alkalmazásához szükséges ismeret.
-
Alkalmazói szinten ismeri az ANSYS CFX programcsomagot.
-
hallgatók feladatokat oldanak meg, és elsajátítják az ANSYS CFX kommerciális CFD kód használatát.
Képesség kompetenciák:
-
Vizsgálja a CFD szimuláció atomenergetikai berendezés elemzésére történő alkalmazhatóságának lehetőségét.
-
Azonosítja és gyűjti a szükséges információt a vizsgálandó berendezésről műszaki rajz és üzemi, illetve laboratóriumi adatok alapján.
-
Megtervezi a CFD modellt az elméleti ismereti és a gyűjtött információk alapján.
-
Létrehozza a berendezés háromdimenziós geometriai modelljét. A geometriai modellre megfelelő részletességű rácsot fejleszt.
-
Kiválasztja a probléma leírásához megfelelő időskálát, fizikai, numerikus modelleket, definiálja a szimuláció kezdeti- és peremfeltételeit, az áramló közeg anyagjellemzőit.
-
A CFD modellel szimulációt végez az ANSYS CFX program alkalmazásával a termohidraulikai folyamatok meghatározása céljából.
-
Értelmezi a szimuláció eredményeit a kiértékelést követően.
-
Feltárja a modell esetleges hibáit és bizonytalanságait.
-
Feltárja a modell esetleges hibáit és bizonytalanságait.
-
Fejleszti a modellt a vizsgálat alapján, amennyiben szükséges.
-
Elkészíti a dokumentációt a CFD modellről és annak eredményeiről.
Attitűd kompetenciák:
-
Munkáját, eredményeit és következtetéseit folyamatosan ellenőrzi.
-
Folyamatos ismeretszerzéssel bővíti a CFD modellezéssel kapcsolatos tudását.
-
Nyitott az információtechnológiai eszközök használatára.
-
Törekszik a szükséges eszközrendszer megismerésére és rutinszerű használatára.
-
Fejleszti a pontos és hibamentes feladatmegoldást, a mérnöki precizitást és szabatosságot szolgáló képességeit.
-
Érvényesíti a biztonságra való törekvés, az energiahatékonyság, a fenntarthatóság és a környezettudatosság elvét a feladatok megoldása során.
-
Figyelemmel követi a CFD tudományterület fejlődését.
-
Eredményeit a szakmai szabályainak megfelelően publikálja.
-
Véleményét és nézeteit másokat nem sértve közzéteszi.
Önállóság és felelősség kompetenciák:
-
Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval és hallgatótársaival.
-
Elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket.
-
Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában.
-
Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz.
-
Felelősséget érez az energetika, az energiagazdálkodás problémái, valamint a biztonság, a fenntartható környezethasználat, továbbá a jelen és a jövő nemzedékei iránt.
-
Elkötelezett a rendszerelvű gondolkodás és problémamegoldás elvei és módszerei iránt.
Követelmények szorgalmi időszakban:
Két összegző értékelés, egy projekt jellegű részteljesítmény értékelés.
Pótlási lehetőségek:
A részteljesítmény értékelés egy alkalommal javítható, illetve ismételhető (ide értve a késedelmes benyújtást is) a pótlási időszak végéig.
Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom:
C. Hirsch, Numerical computation of internal and external flows, Fundamentals of computational fluid dynamics, Elsevier, 2007, Oxford, UK, ISBN 978-0-7506-6594-0
J. H. Ferziger, M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer-Verlag, 2002, Berlin, Germany, ISBN 3-540-42074-6
Tóth S., A CFD elemzések bizonytalanságai, Best Practice Guidelines (BPG), ppt, 2017., Budapest
Kiss B., Gyakorlatok a CFD módszerek és alkalmazások tárgyhoz, ppt, 2017., Budapest
https://www.ansys.com/products/fluids
Nyomtatóbarát változat
