Моделювання теплових процесів в енергокомплексах

Мета вивчення дисципліни: формування у студентів теоретичних знань та практичних навичок побудови, аналізу та оптимізації моделей теплових процесів, що відбуваються в енергетичних установках та інженерних системах.
Здобувачі мають оволодіти методами математичного та чисельного моделювання, принципами побудови комп’ютерних моделей у сучасних програмних комплексах, а також навчитись верифікувати та інтерпретувати результати моделювання для прийняття технічно обґрунтованих рішень.
Практичне значення та використання отриманих знань: отримані знання дозволяють здобувачам упевнено працювати з моделями теплових та тепло-гідравлічних процесів, аналізувати поведінку енергетичного обладнання та прогнозувати його роботу в різних режимах. Опановані методи моделювання та цифрового аналізу допомагають приймати обґрунтовані інженерні рішення щодо підвищення енергоефективності й надійності систем. Це забезпечує готовність застосовувати сучасні САЕ-інструменти у практичній діяльності та під час проєктування чи модернізації енергокомплексів.
Тематика та види навчальних занять
Лекційні заняття
Лекція 1. «Вступ до моделювання».
Лекція 2. «Вступ до моделювання теплових процесів».
Лекція 3. «Математичні основи моделювання теплових процесів».
Лекція 4. «Огляд програмних інструментів для моделювання теплових процесів».
Лекція 5. «Основи розробки комп’ютерних моделей у SolidWorks Flow Simulation. Частина 1».
Лекція 6. «Основи розробки комп’ютерних моделей у SolidWorks Flow Simulation. Частина 2».
Лекція 7. «Розробка моделей на основі реальних даних».
Лекція 8. «Верифікація та валідація моделей».
Лекція 9. «Теорія подібності та аналіз розмірностей».
Лекція 10. «Моделювання теплообміну в трубопровідних системах».
Лекція 11. «Чисельне моделювання теплообміну в теплообміннику за допомогою SolidWorks Flow Simulation».
Лекція 12. «Візуалізація та інтерпретація результатів моделювання теплових процесів».
Лекція 13. «Тепло-гідравлічні взаємодії в трубопроводах і насосних системах».
Лекція 14. «Моделювання процесів у системах центрального теплопостачання».
Лекція 15. «Типові помилки при створенні теплових моделей та способи їх уникнення».

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Базові операції з геометрією та сіткою у SolidWorks Flow Simulation».
Мета заняття: навчити студентів створювати прості геометричні моделі, задавати обчислювальну область та формувати базову сітку для подальшого моделювання теплових процесів.
Лабораторне заняття №2. «Налаштування фізичних параметрів теплових моделей».
Мета заняття: сформувати навички визначення граничних умов, матеріальних властивостей та параметрів теплообміну в комп’ютерних моделях.
Лабораторне заняття №3. «Моделювання стаціонарного теплообміну в плоскій задачі».
Мета заняття: навчити студентів будувати й аналізувати моделі теплопровідності при стаціонарних умовах та перевіряти коректність результатів.
Лабораторне заняття №4. «Моделювання конвективного теплообміну у трубі».
Мета заняття: розвинути практичні навички моделювання внутрішнього теплообміну, задання параметрів потоку та оцінювання теплових втрат.
Лабораторне заняття №5. «Розрахунок теплообмінника у SolidWorks Flow Simulation».
Мета заняття: навчити студентів будувати спрощену модель теплообмінника, налаштовувати тепло-гідравлічні параметри та аналізувати ефективність теплообміну.
Лабораторне заняття №6. «Аналіз впливу зміни параметрів на результати моделювання».
Мета заняття: навчити студентів виконувати параметричні дослідження, варіювати швидкість, температуру, матеріали чи геометрію та оцінювати чутливість моделі.
Лабораторне заняття №7. «Візуалізація потоків та теплових полів, підготовка звіту».
Мета заняття: сформувати навички побудови графічних представлень результатів – карт температур, векторних полів, ізоліній – та створення звітів за результатами моделювання.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
Не передбачена

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної частин та проводяться у формі письмового тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 30 балів.
Активна робота на лабораторному занятті – максимально по 6 балів за заняття №1-6, та максимально 4 бали за заняття №7 (Повне виконання лабораторного завдання 1-7 – всього 40 балів.).
Підсумковий контроль – залік. Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.
Мінімальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.