F9110 Aplikované multifyzikální simulace

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
0/2/0. 2 kr. Ukončení: z.
Vyučující
Mgr. Martin Kubečka, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Adam Obrusník, Ph.D. (cvičící)
Garance
Mgr. Adam Obrusník, Ph.D.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Adam Obrusník, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Znalost základů programování v programovacích jazyků (např. Python, Fortran), ochota používat příkazovou řádku na základní úrovni. Absolvování předmětu “F5330 Základní numerické metody” není nutné, ale doporučuje se.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Studující se naučí řešit praktické úlohy z elektromagnetismu, vedení tepla nebo proudění plynů pomocí fyzikálních a multifyzikálních simulací ve 2D a 3D geometriích. V rámci předmětu se studenti seznámí s open source nástroji pro tvorbu geometrií, výpočetních sítí, simulace metodou konečných prvků a zpracování dat. Cílem předmětu naopak není seznámit studenty s matematickou podstatou numerických metod, je spíše zaměřen na jejich praktické aplikace.
Výstupy z učení
Absolvováním předmětu budou studenti schopni
1) Pochopit a popsat základní koncepty a kroky numerických simulací
2) Vytvořit 2D a 3D geometrii reálného experimentu
3) Vygenerovat výpočetní síť
4) Spustit multifyzikální simulaci pomocí open source nástroje Elmer FEM
5) Zpracovat 2D a 3D výsledky pomocí open source nástroje Paraview
Osnova
  • 1) Co prakticky znamená udělat 2D/3D simulaci (definice rovnic, geometrie, mesh, diskretizace, lineární systém, vizualizace)
  • 2) Opakování - jaké známe typu parciálních diferenciálních rovnic a jejich systémů, nelinearity a přístup k nelinearitám ve výpočetní fyzice
  • 3) Tvorba geometrie a výpočetní sítě v nástrojích SALOME a NETGEN
  • 4) Praktické problémy pomocí multifyzikálního výpočetního nástroje Elmer FEM:
  • Řešení Maxwellových rovnic - magnetické pole od komplexní cívky, vedení proudu
  • Pevnost, pružnost, deformace
  • Rovnice vedení tepla - zahřívání vzorku
  • Řešení Navier-Stokesových rovnic pro proudění plynu - proudění kolem překážky, proudění v laboratorní komoře
  • Multifyziální úloha 1 - ohmický ohřev vzorku
  • Multifyzikální úloha 2 - proudění v žárovce
Výukové metody
Cvičení/workshopy na vlastním počítači s teoretickým úvodem
Metody hodnocení
Zápočet: orientace v problematice 2D/3D simulací a vypracovaný závěrečný příklad + účast alespoň 80% na cvičeních.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2021/F9110