Numerická analýza transportních procesů

Kód předmětu: 132YNAT
Garant předmětu: prof. Ing. Jaroslav Kruis, Ph.D.
Zakončení předmětu: Z
Počet kreditů: 4 kred.
Rozsah výuky: 2+2
Web předmětu: http://mech.fsv.cvut.cz/~krejci/index.html#teaching

Anotace(semestr )
Studenti se seznámí se základy nejpoužívanějších numerických metod pro řešení stacionárních a nestacionárních úloh vedení tepla a vlhkosti v porézních materiálech jako jsou metoda sítí, metoda konečných prvků, metoda konečných objemů a metoda hraničních prvků. Metodě konečných prvků (MKP) je věnována největší pozornost. Je zde podrobně vysvětlen princip a odvození MKP pro transportní procesy - prostorová a časová diskretizace, konečné prvky - typy, aproximační funkce, numerická integrace. Studenti si procvičí řešení jednoduchých příkladů pomocí MKP a vyzkouší si počítačovou implementaci MKP.
Obsah 
1. Úvod, transportní procesy, úvod do MKP
2. Galerkinova metoda - stacionární vedení tepla - 1D (MKP)
3. Stacionární vedení tepla - 2D (MKP)
4. Stacionární vedení tepla - 2D (MKP)
5. Aproximační funkce a numerická integrace, konečné prvky - typy, aprox. funkcí (MKP)
6. Nestacionární vedení tepla (MKP)
7. Nestacionární vedení tepla (MKP)
8. Sdružené vedení tepla a vlhkosti (MKP)
9. Sdružené vedení tepla a vlhkosti, řešení Künzelova modelu sdruženého vedení tepla a vlhkosti (MKP)
10. Úvod do přesnosti MKP, generování sítí a řešení soustav lineárních rovnic
11. Úvod do metody konečných objemů MKO a metoda konečných diferencí (metoda sítí) MKD
12. Úvod do metody hraničních prvků
13. Rezerva
Literatura 
Povinná literatura:
[1]  Z. Bittnar - J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I a II, ČVUT Praha, 1992. ISBN 80-01-00855-X.
[2]  K. Rektorys a spol.: Přehled užité matematiky I a II, vydavatelství Prometheus, s.r.o., 1995. ISBN 80-85849-72-0.
[3]  K. Rektorys: Variační metody v inženýrských problémech a v problémech matematické fyziky, Akademie věd České republiky, 1999. ISBN 80-200-0714-8.
[4]  R. Černý: Fyzika. Transportní jevy (skriptum), ČVUT Praha, 1993. ISBN 80-01-01040-6.
[5]  R. Černý: Řešení transportních procesů na počítači (skriptum), ČVUT Praha, 1997. ISBN 80-01-01580-7.
Doporučená literatura:
[6]  O. C. Zienkewicz and R. L. Taylor: The Finite Element Method, Volume 1, The Basis, Fifth Edition, Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 978-1-85617-633-0.
[7]  R. W. Lewis, B. Schrefler: The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidaion of Porous Media, Second Edition, John Wiley and Sons Ltd, 2000. ISBN 0-471-92809-7.
[8]  H. M. Künzel - K. Kiessl: Calculation of Heat and Moisture Transfer in Eposed Buliding Componets, Int. J. Heat Mass Transfer, 40, 159-167, 1997
Návaznosti 
--
Studijní plány 
Předmět je zařazen do následujících studijních plánů:

- studijní plán Stavební inženýrství - materiály a diagnostika staveb (NM2023), skupina Stavební inženýrství - materiály a diagnostika staveb, PV předměty, 2. semestr (NM20230200_1), dop. semestr 2 (platí pro nástup od akad. roku 2024/25 )