Detail předmětu
Modelování ve vodním hospodářství
Akademický rok 2023/24
NRB014 předmět zařazen v 1 studijním plánu
NPC-SIV letní semestr 1. ročník
Úvod do modelování vodohospodářských jevů (klasifikace úloh ve vodním hospodářství, počáteční a okrajové úlohy, definice modelu, stavové veličiny).
Přímé a nepřímé modelování (přímé a inverzní úlohy), princip spojitosti a determinismu, filozofie stochastického řešení.
Základní rovnice mechaniky kapalin a tuhých těles (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice).
Napjatost a přetvoření vodohospodářských staveb, lokální a globální stabilita, mezní stavy. Princip virtuálních prací, metoda konečných prvků, tepelná napjatost.
Vybrané úlohy z proudění vody pórovitým prostředím, relaxační metoda, hledání volné hladiny, nestacionární proudění.
Modelování porušení hrázových systémů, porušení přelitím a vnitřní erozí.
Modelování transportu a disperze látek (matematická formulace, stacionární a nestacionární modely). Bilanční a dynamické modely jakosti.
Přímé a nepřímé modelování (přímé a inverzní úlohy), princip spojitosti a determinismu, filozofie stochastického řešení.
Základní rovnice mechaniky kapalin a tuhých těles (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice).
Napjatost a přetvoření vodohospodářských staveb, lokální a globální stabilita, mezní stavy. Princip virtuálních prací, metoda konečných prvků, tepelná napjatost.
Vybrané úlohy z proudění vody pórovitým prostředím, relaxační metoda, hledání volné hladiny, nestacionární proudění.
Modelování porušení hrázových systémů, porušení přelitím a vnitřní erozí.
Modelování transportu a disperze látek (matematická formulace, stacionární a nestacionární modely). Bilanční a dynamické modely jakosti.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Cíl
Cílem je seznámit posluchače s matematickým modelováním hydrodynamických jevů, klasifikovat hydrodynamické úlohy, demonstrovat přístupy při sestavení základních rovnic mechaniky kapalin (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice) a při specifikaci počátečních a okrajových podmínek.
Jde o laminární a turbulentní proudění, proudění vody v korytech a inundačních územích, proudění podzemní vody.
Jde o laminární a turbulentní proudění, proudění vody v korytech a inundačních územích, proudění podzemní vody.
Znalosti
Výstupem jsou tyto znalosti:
1. Klasifikace úloh, počáteční a okrajové úlohy.
2-3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4-5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů (1D, 2D, ustálený stav).
6. Laminární a turbulentní proudění.
7. Rovnice mělkého proudu.
8. Úlohy s volnou hladinou.
9. Úlohy proudění vody v tlakových systémech.
10-11. Transport a disperze látek ve vodě.
12. Transport splavenin, porušení sypaných hrází při jejich přelití.
13. Modelování stability hydrotechnických staveb. Přímé a nepřímé modelování.
1. Klasifikace úloh, počáteční a okrajové úlohy.
2-3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4-5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů (1D, 2D, ustálený stav).
6. Laminární a turbulentní proudění.
7. Rovnice mělkého proudu.
8. Úlohy s volnou hladinou.
9. Úlohy proudění vody v tlakových systémech.
10-11. Transport a disperze látek ve vodě.
12. Transport splavenin, porušení sypaných hrází při jejich přelití.
13. Modelování stability hydrotechnických staveb. Přímé a nepřímé modelování.
Osnova
1. Úvod do studia (klasifikace úloh, počáteční a okrajové úlohy).
2.–3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4.–5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů.
6.–7. Napjatost a přetvoření vodohospodářských konstrukcí.
8.–9. Vybrané úlohy proudění podzemní vody.
10.–11. Simulace průběhu porušení hrázových systémů.
12.–13. Transport a disperze látek ve vodě.
2.–3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4.–5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů.
6.–7. Napjatost a přetvoření vodohospodářských konstrukcí.
8.–9. Vybrané úlohy proudění podzemní vody.
10.–11. Simulace průběhu porušení hrázových systémů.
12.–13. Transport a disperze látek ve vodě.
Prerekvizity
Matematika, Hydraulika, Statika, Pružnost a pevnost
Jazyk studia
čeština
Kredity
5 kreditů
semestr
letní
Způsob a kritéria hodnocení
zápočet a zkouška
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Nabízet zahraničním studentům
Nenabízet
Předmět na webu VUT
Přednáška
13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné
Osnova
1. Úvod do studia (klasifikace úloh, počáteční a okrajové úlohy).
2.–3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4.–5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů.
6.–7. Napjatost a přetvoření vodohospodářských konstrukcí.
8.–9. Vybrané úlohy proudění podzemní vody.
10.–11. Simulace průběhu porušení hrázových systémů.
12.–13. Transport a disperze látek ve vodě.
Cvičení
13 týdnů, 2 hod./týden, povinné
Osnova
1. Úvod do programu ANSYS.
2. Úvod do programu ANSYS.
3.–5. Napjatost a přetvoření hydrotechnických staveb.
6.–7. Tlakové proudění podzemní vody pod hydrotechnickými stavbami.
8. Proudění podzemní vody – hledání volné hladiny.
9.–10. Porušení hrází jejich přelitím.
11.–13. Modely jakosti vody ve vodních tocích (bilanční, nestacionární).