Detail předmětu

Tekutinové stroje II

FSI-MS2 Ak. rok: 2026/2027 Letní semestr

Předmět je zaměřen na pevnostní kontrolu navrženého tekutinového stroje (hřídele, oběžného kola, ložisek, spirály) a celkovou konstrukci. Výuka kombinuje analytické výpočty s výpočty pomocí CFD a FEM analýz.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. David Štefan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav

Vstupní znalosti

Základní výpočtové části pružnosti a pevnosti a části strojů. Základní znalosti CFD a FEM výpočtů.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky klasifikovaného zápočtu: účast na cvičení. Případná absence se nahrazuje dle dohody s vyučujícím. Vypracování zadaného projektu.

Učební cíle

Cílem předmětu je, aby student porozuměl základním pevnostním výpočtům a pevnostní kontrole tekutinového stroje (zejm. oběžného kola a spirály), návrhu základních částí (hřídele, ložisek.). Dalším cílem je, aby se student naučil provázání mezi CFD a FEM výpočty tekutinového stroje. Parciálním cílem je seznámit studenty s využitím 3D tisku pro rychlou aditivní výrobu hydraulických částí tekutinového stroje k experimentálním měřením.
Student dosáhne jistoty v pevnostní kontrole oběžných kol, spirál a hřídelů tekutinových strojů vyvinutých na zadané parametry.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-ETI-P: Energetické a termofluidní inženýrství, magisterský navazující
specializace FLI: Fluidní inženýrství, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova


  1. Pevnostní výpočet spirály s kruhem výztužných lopatek.

  2. Pevnostní výpočet lopatky rozvaděče. Výpočet rozváděcího ústrojí přetlakových turbín.

  3. Pevnostní výpočet hřídele hydraulických strojů a přírubového spoje.

  4. Pevnostní výpočet oběžného kola Francisovy turbíny.

  5. Pevnostní výpočet oběžného kola Kaplanovy turbíny. Přímoproudá turbína.

  6. Návrh geometrie oběžného kola a statorových částí čerpadla / turbíny pro pevnostní FEM analýzu čerpadla / turbíny

  7. Využití 3D tisku k aditivní výrobě hydraulických částí tekutinového stroje pro následné experimentální měření.

  8. Jednosměrná FSI analýza. Přenos dat (tlakové zatížení na oběžné kolo) z CFD analýzy do FEM analýzy.

  9. FEM výpočet. Vyhodnocení FEM výpočtu. Reakce do ložisek (uložení rotoru)

  10. Nestacionární CFD a FEM výpočty tekutinového stroje (čerpadla / turbíny)

  11. Dynamické zatížení rotoru čerpadla / turbíny.

  12. Odhad životnosti (Fatigue tool)

  13. Rezerva pro zvanou přednášku z průmyslu

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Osnova


  1. Pevnostní výpočet spirály vodní turbíny.

  2. Pevnostní výpočet rozváděcího kola.

  3. Pevnostní výpočet turbinového hřídele.

  4. Pevnostní výpočet oběžného kola Francisovy turbíny.

  5. Pevnostní výpočet oběžného kola Kaplanovy turbíny.

  6. Tvorba geometrie pro pevnostní FEM analýzu čerpadla / turbíny

  7. 3D tisk oběžného kola a experimentální měření

  8. Modální analýza rotoru čerpadla / turbíny

  9. 1-way FSI analýza. Přenos dat (tlakové zatížení na oběžné kolo) z CFD analýzy do FEM analýzy. Nastavení statické FEM analýzy. FEM výpočet. Vyhodnocení FEM výpočtu. Reakce do ložisek (uložení rotoru) – část 1.

  10. 1-way FSI analýza. Přenos dat (tlakové zatížení na oběžné kolo) z CFD analýzy do FEM analýzy. Nastavení statické FEM analýzy. FEM výpočet. Vyhodnocení FEM výpočtu. Reakce do ložisek (uložení rotoru) – část 2.

  11. Transientní analýza CFD -> FEM. Dynamické zatížení rotoru čerpadla / turbíny. Odhad životnosti (Fatigue tool) – část 1.

  12. Transientní analýza CFD -> FEM. Dynamické zatížení rotoru čerpadla / turbíny. Odhad životnosti (Fatigue tool) – část 2.

  13. Klasifikovaný zápočet