Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
ANSYS
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-501-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Filipowicz Mariusz (filipow@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł ten przygotowuje studenta do posługiwania się pakietem ANSYS przy czym nacisk położony będzie na obliczenia CFD. Przedstawione zostaną elementarne informacje o modelowaniu i fizyce zjawisk

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Współpraca, i precyzja przy wykonywaniu wspólnych zadań ENR1A_K01, ENR1A_K03 Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 potrafi planować i rozwiązywać analitycznie i numerycznie zagadnienia techniczne opisane metodami matematycznymi ENR1A_U02, ENR1A_U03 Project
M_U002 potrafi planować i realizować własne uczenie się, korzystać z literatury fachowej oraz źródeł internetowych ENR1A_U08 Project
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Wiedza związana z tworzeniem geometrii konstruowaniem modeli matematycznych, metodami numerycznymi dla CFD ENR1A_W01, ENR1A_W04, ENR1A_W02 Completion of laboratory classes
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 10 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Współpraca, i precyzja przy wykonywaniu wspólnych zadań + - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi planować i rozwiązywać analitycznie i numerycznie zagadnienia techniczne opisane metodami matematycznymi - - - - - - - - - - -
M_U002 potrafi planować i realizować własne uczenie się, korzystać z literatury fachowej oraz źródeł internetowych - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Wiedza związana z tworzeniem geometrii konstruowaniem modeli matematycznych, metodami numerycznymi dla CFD + - - + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 54 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 20 h
Contact hours 4 h
Module content
Lectures (10h):
Modelowanie komputerowe w pakiecie ANSYS

1. Informacje organizacyjne, Pakiet obliczeniowy ANSYS, Wprowadzenie do pakietu, środowisko obliczeniowe ANSYS Workbench, możliwości łączenia komponentów i tworzenia zależności. Narzędzia, Komponenty i moduły, licencje ANSYS Workbench, Narzędzia do tworzenia geometrii – podstawowe operacje, funkcje i możliwości modułu ANSYS DesignModeler
2. Sposoby generowania siatek, podstawowe operacje, funkcje i możliwości modułu ANSYS Meshing, ANSYS Meshing 2D simple grid, dogęszczanie siatek dla 2D, sizing, bias, direction – definiowanie rozmiarów i dogęszczeń siatek, inflation, weryfikacja jakości siatek, metody generacji siatek 3D, refinement – metody dogęszczania lokalnego, relevance
3. Obliczenia z wykorzystaniem solvera ANSYS FLUENT – stacjonarne i niestacjonarne przewodzenie ciepła, różne rodzaje warunków brzegowych i początkowych, generacja ciepła, wizualizacja wyników, konwekcja, przewodzenie, promieniowanie
4. Obliczenia z wykorzystaniem solvera ANSYS FLUENT – laminarne i turbulentne przepływy, testowanie różnych opcji solvera, wpływ zastosowanej metody dla dyskretyzacji członów konwekcyjnych na wynik (Upwind 1st, 2nd, CDF, QUICK, Powe-law, MUSCL).
5.Modelowanie turbulencji w pakiecie ANSYS FLUENT
6.Zaawansowane możliwości programu (promieniowanie , spalanie, przepływy wielofazowe, siatki ruchome)
7. ANSYS – Najlepsze porady i praktyki – Best practice guidelines. Jak testować wynik, weryfikacja obliczeń, najlepsze schematy i procedury

Project classes (20h):
Modelowanie komputerowe w pakiecie ANSYS

1 Informacje organizacyjne, tworzenie i edycja geometrii, w tym m.in.:
- szkicowanie
- generowanie geometrii przestrzennych 2D i 3D na podstawie szkicu, przez różne funkcje wyciągania
- podział geometrii, tworzenie złożeń
- generowanie wypełnienia z wykorzystaniem różnych metod
- tworzenie domeny otaczającej bryłę
- parametryzacja geometrii
- naprawa geometrii importowanych ze środowiska CAD

2. Tworzenie siatek obliczeniowych w ANSYS Meshing, w tym m.in.:
- tworzenie siatki 2D/3D dla zaprojektowanych geometrii w środowisku ANSYS Meshing
- porównywanie siatek wygenerowanych pod kątem różnego rodzaju obliczeń (mechanicznych i przepływowych)
- zastosowanie warstwy inflacji
- metody globalnego i lokalnego zagęszczania i wymiarowania siatki
- analiza jakości siatki na podstawie wybranych wskaźników
- definiowanie geometrii z wygenerowaną siatką za pomocą funkcji „Named Selection”

3. Termika w ANSYS Fluent
- samodzielne wykonanie geometrii i wygenerowanie siatki pod kątem ćwiczenia
- opracowanie i rozwiązanie modelu 2D transferu ciepła w domenie obliczeniowej
- wprowadzenie do podstawowych funkcji post – processingu

4. Przepływy w ANSYS Fluent
- samodzielne wykonanie geometrii i wykonanie siatki pod kątem ćwiczenia
- opracowanie i rozwiązanie modelu 2D opisującego przepływ medium w domenie obliczeniowej
- przetestowanie alternatywnych podejść do modelowania turbulencji (np. k-ε Realizable, k-ω SST)
- zastosowanie podstawowych funkcji post – processingu

5. Zaawansowana analiza CFD problemu z zakresu energetyki obejmującego transport ciepła i masy
- praca w solverze ANSYS Fluent
- zaawansowane funkcje post – processingu

6. Elementy walidacji modelu numerycznego
- przeprowadzenie prostego eksperymentu dotyczącego wymiany ciepła
- samodzielne opracowanie modelu (budowa geometrii i generacja siatki, zdefiniowanie modelu w solverze, nadzór obliczeń, post-processing)
- porównanie wyników eksperymentu i symulacji

7. Zajęcia zaliczeniowe
- wykonanie projektu na zaliczenie zajęć

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Na podstawie średniej ocen z projektów

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Prerequisites and additional requirements:

Elementarna znajomość zagadnień związanych z mechaniką płynów i transportem ciepła

Recommended literature and teaching resources:

ANSYS v15 or v16/17 Manual
ANSYS DesignModeler Manuals i Tutorials v.15-17

-H. Versteeg, W. Malalasekera, W. Malalasekra, An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method
- Ferziger J. H.; Peric M.; Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer Verlag 2002.
- Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Suhas Patankar
- Anderson J.D. Jr.; Computational Fluid Dynamics. The Basics with Applications. McGraw-Hill, USA 1995.
- J. Tu, G-H. Yeoh, C. Liu, Computational Fluid Dynamics – A Practical Approach. Butterworth-Heinemann USA 2013.
- Jaworski Z.; Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej. Exit, Warszawa 2005.
- Matras Z.; Podstawy mechaniki płynów i dynamiki przepływów cieczy nienewtonowskich. Wyd. PK, Kraków 2006.

Literatura dodatkowa do przedmiotu:
Cengel Y, Ghajar A. „Heat & Mass Transfer: A Practical Approach”
J P Holman „Heat Transfer”

Chapra, Canale, "Numerical methods for engineering"
A. Kaw, E. Eric Kalu, "Numerical Methods with Applications"
CHAPRAL, "Applied Numerical Methods MATLAB: for Engineers"
M. Ozisik, M. Czisik, N. Ozisik, "Finite Difference Methods in Heat Transfer"Frank P. Incropera „Fundamentals of Heat and Mass”

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1. Analiza numeryczna wpływu własności górotworu na transport ciepła wokół otworowego wymiennik ciepła — Numerical analysis of the rock properties effect on the heat transport around borehole heat exchanger / Tomasz ŚLIWA, Marek JASZCZUR, Andrzej GONET // W: SWCIM – 2010 : materiały XIV Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy /

2. Analiza pola temperatury gruntu przy wykorzystaniu różnych modeli pogodowych — [An analysis of the ground temperature based on the different weather models] / Inga POLEPSZYC, Michał DUDEK, Marek JASZCZUR // W: Współczesne problemy ochrony środowiska III

3. An analysis of the numerical model influence on the ground temperature profile determination / Marek JASZCZUR, Inga POLEPSZYC, Aneta SAPIŃSKA-ŚLIWA, Andrzej GONET // W: ICCHMT 2016 : IX International Conference on Computational Heat and Mass Transfer : 23–26 May 2016, Cracow, Poland

4. An numerical analysis of high-temperature helium reactor power plant for co-production of hydrogen and electricity / M. DUDEK, J. Podsadna, M. JASZCZUR // W: EUROTHERM-2016 : 7th European Thermal-Sciences Conference : Krakow, Poland, 19–23 June 2016

5. A numerical analysis of the fully developed non-isothermal particle laden turbulent channel flow / Marek JASZCZUR // W: KKMP 2010 [Dokument elektroniczny] : XIX Krajowa Konferencja Mechaniki Płynów

6. A numerical simulation of the passive heat transfer in a particle-laden turbulent flow / M. JASZCZUR // W: DLES 8 : ERCOFTAC workshop : Direct and Large-Eddy Simulation 8 : Eindhoven, The Netherlands, July 7–9, 2010

7.DNS benchmark solution of the fully developed turbulent channel flow with heat transfer / M. JASZCZUR // Journal of Physics. Conference Series ; ISSN 1742-6588. — 2014 vol. 530, s. 012022-1–012022-8. — Bibliogr. s. 012022-8

8. Experimental and numerical analysis of air flow in a dead-end channel / M. BRANNY, M. JASZCZUR, W. WODZIAK, J. SZMYD // Journal of Physics. Conference Series ; ISSN 1742-6588. — 2016 vol. 745 art. no. 032045, s. 1–8

9. Mathematical model for the power generation from arbitrarily oriented photovoltaic panel / Qusay HASSAN, Marek JASZCZUR, Estera PRZENZAK // W: Energy and fuels 2016 : Kraków, 21–23 September 2016
10. Numerical analysis of a fully developed non-isothermal particle-laden turbulent channel flow / M. JASZCZUR // Archives of Mechanics ; ISSN 0373-2029. — 2011 vol. 63 iss. 1, s. 77–91. — Bibliogr. s. 90–91

11. Numerical analysis of the boundary conditions model impact on the estimation of heat resources in the ground / Marek JASZCZUR, Inga POLEPSZYC, Aneta SAPIŃSKA-ŚLIWA // Polish Journal of Environmental Studies ; ISSN 1230-1485. — 2015 vol. 24 no. 5A, s. 60–66.

12. Numerical modeling of the fluid-particle interactions in non-isothermal turbulent channel flow with dispersed phase — Modelowanie numeryczne oddziaływania płyn-cząstka w turbulentnym nieizotermicznym przepływie z fazą dyspersyjną / Marek JASZCZUR. — Kraków : Wydawnictwa AGH, 2013. — 175, 1 s.. — (Rozprawy Monografie / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; ISSN 0867-6631 ; 282)

13. Characterization of the wood combustion process based on the TG analysis, numerical modelling and measurements performed on the experimental stand / Mateusz SZUBEL, Mariusz FILIPOWICZ, Wojciech GORYL, Grzegorz BASISTA // E3S Web of Conferences [Dokument elektroniczny]. – Czasopismo elektroniczne ; ISSN 2267-1242. — 2016 vol. 10, s. 1–8.

14. Impact of the air nozzles configuration in the biomass boiler on the carbon monoxie emission — Wpływ konfiguracji dysz powietrznych kotła na biomasę na emisję tlenku węgla / Mateusz SZUBEL // Czasopismo Techniczne = Technical Transactions / Politechnika Krakowska ; ISSN 0011-4561 ; R. 113 z. 6. Budownictwo = Civil Engineering ; ISSN 1897-628X. — 2016 1-B, s. 131–137.

15. Investigation of the heat transfer in radiators for LED light sources using thermography and numerical modeling / Mateusz SZUBEL, Grzegorz BASISTA, Lech Karkoszka // Measurement, Automation, Monitoring / Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich. Sekcja Metrologii, Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR ; ISSN 2450-2855. — Tytuł poprz.: Pomiary, Automatyka, Kontrola ; ISSN: 0032-4140. — 2015 vol. 61 no. 06, s. 257–260.

16. The numerical model of the high temperature receiver for concentrated solar radiation / Estera PRZENZAK, Mateusz SZUBEL, Mariusz FILIPOWICZ // Energy Conversion and Management ; ISSN 0196-8904. — 2016 vol. 125, s. 97–106 (tekst: https://goo.gl/TKgTcy).

Additional information:

Nieobecność na więcej niż 2 zajęciach projektowych może skutkować niezaliczeniem przedmiotu.
Student który nie zaliczył przedmiotu i tym samym nie uzyskał pozytywnej oceny końcowej w uzasadnionych przypadkach może otrzymać dodatkowy projekt zaliczeniowy.