Õppeaine üldkirjeldus

1. Õppeaine kirjeldus ja õpiväljundid

• Õppeaine nimetus: Simulatsioonid
• Õppeaine maht: 4 EAP
• Õppeaine eesmärk: Anda teadmised ja oskused arvutipõhiste simulatsioonimeetodite rakendamiseks tehniliste süsteemide ja protsesside analüüsimisel, optimeerimisel ja arendamisel.
• Õppeaine lühikirjeldus: Õppeaine annab ülevaate DEM (Diskreetsete Elementide Meetod), LEM (Lõplike Elementide Meetod) ja AVD (Arvutuslik Voolu Dünaamika) simulatsioonide põhimõtetest ning nende rakendamisest tehniliste süsteemide ja protsesside modelleerimisel. Kursuse käigus õpitakse seadistama ja kasutama DEM-, LEM- ja AVD-põhiseid simulatsioone ning rakendama Cantera tarkvara protsesside modelleerimiseks, sealhulgas keemiliste reaktsioonide, põlemise, soojusülekande ja voolamise simuleerimiseks ning tulemuste analüüsimiseks. Praktilised ülesanded aitavad arendada oskusi simulatsioonide tulemuste tõlgendamisel, mudelite piirangute hindamisel ning erinevate simulatsioonimeetodite integreerimisel inseneriprobleemide lahendamiseks ja protsesside optimeerimiseks.
• Õpiväljundid: 
1. Selgitab DEM (Diskreetsete Elementide Meetod), LEM (Lõplike Elementide Meetod)  ja AVD (Arvutuslik Voolu Dünaamika) simulatsioonide põhimõtteid ning rakendusalasid tehniliste süsteemide ja protsesside modelleerimisel.
2. Seadistab ja käitab DEM-, LEM-  ja AVD-põhiseid simulatsioone vastavalt tehnilise ülesande nõuetele.
3. Kasutab Cantera tarkvara protsesside (nt keemiliste reaktsioonide, põlemise ja voolamise) simuleerimiseks ja tulemuste analüüsimiseks.
4. Analüüsib ja hindab simulatsioonide tulemusi, tuvastab mudelite piirangud ja esitab põhjendatud parendusettepanekud.
5. Integreerib erinevaid simulatsioonimeetodeid inseneriprobleemide lahendamiseks ja protsesside optimeerimiseks.
• Hindamine: Mitteristav (arvestus)

Õppevara loomist rahastati Euroopa Liidu NextGenerationEU vahenditest taaste- ja vastupidavusrahastu reformi „Ettevõtete rohepööre“ investeeringu 1 „Roheoskused ettevõtete rohepöörde toetamiseks“ toetuse andmise tingimus alusel, projekt nr 20.2.01.21- 0002.

2. Sissejuhatus

SIMULATSIOONID

Simulatsioonide olemus ning tähtsus tehnoloogiate arendamisel

Simulatsioon ehk teiste sõnadega prognoosimine. Simulatsioonide modelleerimist kasutatakse selleks, et säästa aega ja ressursse, kuna selle abil saab näha protsessides toimuvaid vigu enne, kui hakatakse midagi päris elus katsetama. Simulatsioon on ka suurepärane õppevahend, mis võimaldab mängida erinevate lähteandmetega selleks, et inseneripraktikas valida õige materjal ja meetod tehnoloogia arendamisel.

Näiteks selleks, et õpetada pilooti lendama pole vaja teha seda otse lennukis, parem esialgselt näidata kuidas lennuk funktsioneerib simulaatoris. Piloot saab katsetada, simuleerida lendamist erinevatel tingimustel ning õppida lahendama erinevaid probleeme. Simulatsioone tuleb alati rakendada enne praktikat, et kontrollida teoreetiliste alust kehtivust ning ennustada praktiliste katsetuste tulemusi ning näha katsetustel ettetulevaid probleeme.

Õppeaine Simulatsioonid eesmärgiks on õpetada kasutama simulatsioonitarkvarasid ning mõtestada lahti simulatsioonide loomise kitsaskohti. St., simulatsioonid tuleb luua õigetel alustel, et simuleeritav protsess oleks tõepärane, kooskõlas teooriaga ning kirjeldaks võimalikult täpselt reaalselt toimuvaid protsesse.

Antud õppeaines käsitletakse nelja temaatikat, mis on olulised mehaanikainseneri töös:

1. LEM- Lõplike Elementide Meetod (ingl. FEM - Finite Element Method) simulatsioonid
2. AVD- Arvutuslik Voolu Dünaamika (ingl. CFD- Computational Fluid Dynamics) simulatsioonid
3. DEM- Diskreetsete Elementide Meetod (ingl. DEM- Discrete Element Method) simulatsioonid
4. Cantera simulatsioonid