Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Természettudományi Kar		 Tantárgy Adatlap
Tantárgy kód BMETE80NE10
Tantárgy azonosító adatok
1. A tárgy címe CFD módszerek és alkalmazások
2. A tárgy angol címe CFD Methods and Applications
3. Heti óraszámok (ea + gy + lab) és a félévvégi követelmény típusa 2 + 1 + 0 f Kredit 4
4. Ajánlott/kötelező előtanulmányi rend
vagy Tantárgy kód 1 Rövid cím 1 Tantárgy kód 2 Rövid cím 2 Tantárgy kód 3 Rövid cím 3
4.1
4.2
4.3
5. Kizáró tantárgyak
6. A tantárgy felelős tanszéke Nukleáris Technikai Intézet
7. A tantárgy felelős oktatója Dr. Aszódi Attila beosztása Egyetemi tanár
Akkreditációs adatok
8. Akkreditációra benyújtás időpontja 2019.03.11. Akkreditációs bizottság döntési időpontja 2019.04.02.
Tematika
9. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít
10. A tantárgy szerepe a képzés céljának megvalósításában (szak, kötelező, kötelezően választható, szabadon választható)
GPK Energetikus MSc képzés Atomenergia specializáció kötelező tárgya
11. A tárgy részletes tematikája

Célkitűzések:

A tantárgy a háromdimenziós CFD (Computational Fluid Dynamics) technika alapjait és atomenergetikai alkalmazásait mutatja be a hallgatóknak. A tantárgy keretében áttekintjük a hő- és áramlástani folyamatokat leíró megmaradási egyenleteket és azok tulajdonságait. Részletesen kitérünk az atomenergetikai berendezésekben kialakuló turbulens áramlások leírásának lehetőségeire, és ismertetjük a fontosabb turbulenciamodelleket. Áttekintjük az egyenletek megoldásához használható numerikus módszereket és az azokkal kapcsolatos alapfogalmakat. A módszerek ismertetésénél a hangsúlyt a kereskedelmi CFD kódokban leggyakrabban alkalmazott véges térfogatok módszerére helyezzük. Az előadások során bemutatjuk a CFD technika nukleáris energetikai alkalmazásait a BME Nukleáris Technikai Intézetben végzett kutatások eredményein keresztül. Az előadásokat gyakorlat egészíti ki, amely során a hallgatók feladatokat oldanak meg, és elsajátítják az ANSYS CFX kommerciális CFD kód használatát.

Tudás kompetenciák:
  • Ismeri a háromdimenziós termohidraulikai folyamatokat leíró megmaradási egyenleteket, azok elvét, tulajdonságait és peremfeltételeit.
  • Tisztában van a turbulens áramlások, örvények fő jellemzőivel, statisztikai leírásával.
  • Átfogó ismeretekkel rendelkezik az atomenergetikai berendezésekben történő turbulens áramlások modellezési módszereiről, turbulenciamodellekről.
  • Ismeri a fontosabb differenciasémákat, véges térfogatos diszkretizációs eljárásokat, azok tulajdonságait.
  • Tájékozott a véges térfogatok módszerét alkalmazó CFD kódok jellemzőivel és korlátaival kapcsolatban.
  • Tudja, hogy a CFD számításoknak milyen hibái és bizonytalanságai lehetnek. Érti azok okát.
  • Tájékozott arról, hogy a szimuláció hibái hogyan küszöbölhetők ki, illetve bizonytalanságai hogyan csökkenthetők megfelelő szintre nukleáris energetikai alkalmazások esetén.
  • Rendelkezik ismerettel a CFD számítások atomenergetikai alkalmazásait illetően.
  • Birtokában van az ICEM CFD program alkalmazásához szükséges ismeret.
  • Alkalmazói szinten ismeri az ANSYS CFX programcsomagot.
  • hallgatók feladatokat oldanak meg, és elsajátítják az ANSYS CFX kommerciális CFD kód használatát.
Képesség kompetenciák:
  • Vizsgálja a CFD szimuláció atomenergetikai berendezés elemzésére történő alkalmazhatóságának lehetőségét.
  • Azonosítja és gyűjti a szükséges információt a vizsgálandó berendezésről műszaki rajz és üzemi, illetve laboratóriumi adatok alapján.
  • Megtervezi a CFD modellt az elméleti ismereti és a gyűjtött információk alapján.
  • Létrehozza a berendezés háromdimenziós geometriai modelljét. A geometriai modellre megfelelő részletességű rácsot fejleszt.
  • Kiválasztja a probléma leírásához megfelelő időskálát, fizikai, numerikus modelleket, definiálja a szimuláció kezdeti- és peremfeltételeit, az áramló közeg anyagjellemzőit.
  • A CFD modellel szimulációt végez az ANSYS CFX program alkalmazásával a termohidraulikai folyamatok meghatározása céljából.
  • Értelmezi a szimuláció eredményeit a kiértékelést követően.
  • Feltárja a modell esetleges hibáit és bizonytalanságait.
  • Feltárja a modell esetleges hibáit és bizonytalanságait.
  • Fejleszti a modellt a vizsgálat alapján, amennyiben szükséges.
  • Elkészíti a dokumentációt a CFD modellről és annak eredményeiről.
Attitűd kompetenciák:
  • Munkáját, eredményeit és következtetéseit folyamatosan ellenőrzi.
  • Folyamatos ismeretszerzéssel bővíti a CFD modellezéssel kapcsolatos tudását.
  • Nyitott az információtechnológiai eszközök használatára.
  • Törekszik a szükséges eszközrendszer megismerésére és rutinszerű használatára.
  • Fejleszti a pontos és hibamentes feladatmegoldást, a mérnöki precizitást és szabatosságot szolgáló képességeit.
  • Érvényesíti a biztonságra való törekvés, az energiahatékonyság, a fenntarthatóság és a környezettudatosság elvét a feladatok megoldása során.
  • Figyelemmel követi a CFD tudományterület fejlődését.
  • Eredményeit a szakmai szabályainak megfelelően publikálja.
  • Véleményét és nézeteit másokat nem sértve közzéteszi.
Önállóság és felelősség kompetenciák:
  • Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval és hallgatótársaival.
  • Elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket.
  • Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában.
  • Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz.
  • Felelősséget érez az energetika, az energiagazdálkodás problémái, valamint a biztonság, a fenntartható környezethasználat, továbbá a jelen és a jövő nemzedékei iránt.
  • Elkötelezett a rendszerelvű gondolkodás és problémamegoldás elvei és módszerei iránt.
12. Követelmények, az osztályzat (aláírás) kialakításának módja
szorgalmi
időszakban		 Két összegző értékelés, egy projekt jellegű részteljesítmény értékelés. vizsga-
időszakban
13. Pótlási lehetőségek
A részteljesítmény értékelés egy alkalommal javítható, illetve ismételhető (ide értve a késedelmes benyújtást is) a pótlási időszak végéig.
14. Konzultációs lehetőségek
15. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
C. Hirsch, Numerical computation of internal and external flows, Fundamentals of computational fluid dynamics, Elsevier, 2007, Oxford, UK, ISBN 978-0-7506-6594-0
J. H. Ferziger, M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer-Verlag, 2002, Berlin, Germany, ISBN 3-540-42074-6
Tóth S., A CFD elemzések bizonytalanságai, Best Practice Guidelines (BPG), ppt, 2017., Budapest
Kiss B., Gyakorlatok a CFD módszerek és alkalmazások tárgyhoz, ppt, 2017., Budapest
16. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka mennyisége órákban (a teljes szemeszterre számítva)
16.1 Kontakt óra
42
16.2 Félévközi felkészülés órákra
6
16.3 Felkészülés zárthelyire
48
16.4 Zárthelyik megírása
0
16.5 Házi feladat elkészítése
24
16.6 Kijelölt írásos tananyag elsajátítása (beszámoló)
0
16.7 Egyéb elfoglaltság
0
16.8 Vizsgafelkészülés
0
16.9 Összesen
120
17. Ellenőrző adat Kredit * 30
120
A tárgy tematikáját kidolgozta
18. Név beosztás Munkahely (tanszék, kutatóintézet, stb.)
Dr. Tóth Sándor
Egyetemi docens
Nukleáris Technikai Intézet
A tanszékvezető
19. Neve aláírása
Dr. Czifrus Szabolcs