GRAD Nastava - MODELIRANJE U HIDROTEHNICI

Sadržaj se učitava...

GRAD Nastava

apps

mdi-login

MODELIRANJE U HIDROTEHNICI

MODELING IN HYDRAULIC ENGINEERING
2026/2027

6 ECTSa

Građevinarstvo (diplomski)

Zavod za hidrotehniku

3. semestar

Osnovne informacijemdi-information-variant

Izvođači nastavemdi-account-group

Nastavni plan i programmdi-clipboard-text-outline

Model praćenjamdi-human-male-board

Ispitni rokovimdi-clipboard-check-outline

Rasporedmdi-calendar-clock

Konzultacije i demonstraturemdi-account-voice

Izvođenje kolegija na studijima

Studij	Modul	Semestar	Obavezan
Građevinarstvo (diplomski)	Hidrotehnika	3	izborni

Cilj kolegija

Stjecanje praktičnih znanja o fizikalnom i numeričkom modeliranju strujanja u otvorenim vodotocima i sustavima pod tlakom te pronosa tvari. Stjecanje uvida u mogućnosti primjene suvremenih numeričkih modela.

Moguć upis u sklopu horizontalne mobilnosti

Jezici izvođenja

Hrvatski, engleski

Preduvjeti

Kolegij nema definirane preduvjete

Norma kolegija

Predavanja

30 sati

Projektantske vježbe

30 sati

Nastavnik	Uloga na kolegiju	Oblik nastave	Tjedana	Sati	Grupa
Lončar Goran	Nositelj	Predavanja Projektantske vježbe	13 15	2 2	1 1
Bujak Damjan	Nositelj	Predavanja Projektantske vježbe	2 15	2 2	1 1

Sadržaj predavanja

1. Pojam modela i modeliranje gibanja tekućine. Fizikalni modeli (zakoni sličnosti, ograničenja i prednosti, tipovi modela). Numerički modeli (numeričke metode rješavanja, ograničenja i prednosti). Hibridni modeli. Značaj kod projektiranja, izgradnje i korištenja.

2. Pojam modela i modeliranje gibanja tekućine. Definiranje dimenzionalnosti problema za provedbu modelskih analiza. Podloge za uspostavu fizikalnog i/ili numeričkog modela.

3. Strujanje i pronos u kontinuiranoj akvatičkoj sredini. Jednadžbe strujanja tekućine i transfera topline. (zakon očuvanja mase, količine gibanja i energije u tri dimenzije, jednadžbe stanja).

4. Strujanje i pronos u kontinuiranoj akvatičkoj sredini. Navier-Stokes jednadžba za Newtonovu tekućinu (konzervativni oblik jednadžbi strujanja tekućine).

5. Strujanje i pronos u kontinuiranoj akvatičkoj sredini. Diferencijalna i integralna forma opće jednadžbe pronosa. Klasifikacija po fizikalnim karakteristikama.

6. Modeli turbulencije. Reynolds-ovo osrednjavanje Navier-Stokes jednadžbi za nestišljive tekućine. Proračun turbulentnih tokova , „RANS mixing length“ model turbulencije, „RANS k-“ model turbulencije).

7. Strujanje i pronos u kontinuiranoj akvatičkoj sredini. Model trodimezionalnog strujanja u otvorenom vodotoku. Model dvodimenzionalnog strujanja u otvorenom vodotoku. Toplinska izmjena s atmosferom za 2D i 3D model.

8. Strujanje i pronos u stijeni međuzrnske poroznosti. Osnovni zakoni i jednadžbe procesa (zakon očuvanja mase, komponente pronosa, generalizacija Fickovog zakona, difuzija). disperzija, jednadžba pronosa).

9. Strujanje i pronos u stijeni međuzrnske poroznosti. Reaktivni procesi (utjecaj odumiranja i razgradnje, izmjena tvari između krute i tekuće faze, retardacija).

10. Modeliranje procesa u eko sustavu Populacijski model. Michaelis-menten kinetika. Model ekosustava s dva člana (predator – plijen), s tri člana (npz) i sa četiri člana (npzd). Poveznica s hidrodinamičkim modelom konvektivne disperzije.

11. Modeliranje valnog generiranja. Mehanizam generiranja valova vjetrom. (teorije prijenosa energije vjetra na valove - modelska implementacija.

12. Modeliranje valnog generiranja. Nelinearno međudjelovanje valova (spektralna disipacija u dubokovodnom području, disipacija uslijed loma valova). Nelinearno međudjelovanje u plitkovodnom području (disipacija na dnu).

13. Modeliranje sustava pod tlakom.

14. Primjeri primjene numeričkog modeliranja u svrhu rješavanja problema u hidrotehnici.

15. Primjeri usporedbe rezultata numeričkog i fizikalnog modeliranja u hidrotehnici (korelacija model-priroda).

Sadržaj seminara/vježbi

1. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Uspostava modela stacionarnog i nejednolikog strujanja uslijed promjene geometrije proticajnog korita.

2. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Analiza slučaja naglog proširenje i suženja korita (definiranje rubnih i početnih uvjeta).

3. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Analiza slučaja naglog produbljenja i uzdignuća korita (definiranje rubnih i početnih uvjeta).

4. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku Usporedba s proračunom temeljenim na teorijskoj razradi problema.

5. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku forsiran poljem vjetra s varijacijom brzina vjetra.

6. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Analiza slučajeva s varijacijom horizontalnih dimenzija.

7. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Analiza slučajeva s varijacijom vertikalnih dimenzija.

8. Laboratorijske vježbe
Model strujanja u otvorenom vodotoku. Analiza slučajeva s varijacijom gustoće u vertikalnom profilu.

9. Laboratorijske vježbe
Model strujanja kroz stijenu međuzrnske poroznosti. Uspostava modela procjeđivanja (2D u vertikalnoj ravnini), definiranje rubnih i početnih uvjeta.

10. Laboratorijske vježbe
Model strujanja kroz stijenu međuzrnske poroznosti. Analiza utjecaja promjene širine pregradnog profila, dubine uranjanja zagata i debljine vodonosnog sloja na brzine i ukupne protoke procjeđivanja.

11. Laboratorijske vježbe
Model strujanja kroz stijenu međuzrnske poroznosti. Analiza utjecaja izotropnosti i anizotropnosti.

12. Laboratorijske vježbe
Model valnog generiranja. Uspostava modela (generiranje proračunske mreže, definiranje rubnih i početnih uvjeta).

13. Laboratorijske vježbe
Model valnog generiranja. Analiza osjetljivosti modelskih konstanti i usvajanje modelske parametrizacije temeljem rezultata mjerenja na valografskoj postaji.

14. Laboratorijske vježbe
Model valnog generiranja. Usporedba s proračunom temeljenim na semi-empiričkom pristupu.

15. Laboratorijske vježbe
Model dinamike ekosustava. Uspostava numeričkog modela prezentiranog s dva člana (plijen-predator).

Ishodi učenja kolegija

razumijevanje pojma modela,
prepoznavanje prednosti i nedostataka fizikalnog i numeričkog modeliranja te usvojenih, pretpostavki i nesavršenosti svakog od njih,
prepoznavanje odgovarajućeg opisa rubnih i početnih uvjeta,
uočavanje dimenzionalnosti problema i mogućnosti primjene odgovarajućih pojednostavljenja,
prepoznavanje problematike u numeričkoj diskretizaciji parcijalnih diferencijalnih jednadžbi,
primjena rezultata numeričkog modela u proračunima tlakova i sila na konstrukciju,
stjecanje uvida u recentne modelske tehnike i mogućnosti suvremenih besplatnih i komercijalnih modela ,
stjecanje znanja o mogućnostima hibridnog modeliranja.

Ishodi učenja programa

sveobuhvatno razumjeti opće fenomene i probleme građevinarstva, a posebno one u grani građevinarstva u kojoj se osoba specijalizirala,
pokazati visok stupanj profesionalnog znanja i ponašanja u građevinarstvu,
primijeniti stečena znanja i vještine pri planiranju, projektiranju, građenju, nadziranju i održavanju složenih građevinskih konstrukcija, zahvata i sustava u grani svoje specijalizacije sa stanovišta stabilnosti, sigurnosti, uporabivosti, zaštite okoliša i troškova,
primijeniti stečene vještine i potrebna znanja na prepoznavanje, formuliranje i analiziranje problema te pronaći jedno ili više prihvatljivih rješenja u grani građevinarstva u kojoj se osoba specijalizirala,
prihvatiti analitički pristup radu, utemeljen na širem poznavanju znanosti,
planirati, nadzirati i izvoditi stručne, razvojne i znanstvene projekte,
tumačiti socijalne aspekte građevinskih pothvata na kojima osoba radi te društveni kontekst u kojem se građenje događa,
preuzeti vodeću ulogu u poduzećima i istraživačkim organizacijama te pridonositi inovacijama,
razvijati granu građevinarstva u kojoj se osoba specijalizirala, uvažavajući spoznaje iz drugih znanstvenih disciplina,
protumačiti suradnicima svoje zamisli i projekte,
pronalaziti rješenja tehničkih i društvenih problema u radnoj sredini,
primijeniti stečena znanja na kreativan način pri donošenju odluka na odgovornim radnim mjestima,
raditi na međunarodnoj razini, uzimajući u obzir kulturne, jezične, socijalne i ekonomske utjecaje,
stalno pratiti novosti te se usavršavati u struci,
prihvatiti odgovornost za vlastite odluke,
prihvatiti zahtjeve drugih struka i biti spreman sudjelovati u interdisciplinarnim aktivnostima.

Osnovna literatura

Novak, P. (2010): Hydraulic modelling - an introduction: principles, methods and applications, Spoon Press, London.
Abbott M., Basco D. (1989): Computational fluid dynamics, Wiley & Sons, New York, USA.

Dopunska literatura

Slični kolegiji

U kalendaru ispod se nalaze konzultacije predmetnih nastavnika, no za detalje o konzultacijama možete provjeriti na profilu pojedinog predmetnog nastavnika.