VÝPOČTOVÉ LABORATÓRIUM

Študenti majú k dispozícii plne vybavené výpočtové stredisko, kde sa môžu venovať vybraným softvérovým riešeniam podľa vlastného uváženia, prípadne odporučenia pedagógom. V súčasnosti je pre študentov možná aj práca “z domu“ cez vzdialený prístup STU. 

Virtuálna realita vo Výpočtovom laboratóriu ÚPI SjF STU v Bratislave:

Hardvérové a softvérové vybavenie Výpočtového laboratória Ústavu procesného inžinierstva SjF STU v Bratislave na aplikáciu virtuálnej reality pre tvorbu a prezentáciu konštrukcie zariadení a aparátov v aplikáciách procesného inžinierstva. Počítačová zostava s okuliarmi pre aplikáciu virtuálnej reality HTC Vive s príslušenstvom a softvérové vybavenie AutoCAD a VRED Professional od spoločnosti Autodesk.

Rozšírená realita v aplikácií "strojAR":

Aplikácia rozšírenej reality "strojAR" bola vyvinutá v spolupráci so spoločnosťou SFÉRA, a.s., Bratislava a vznikla za finančnej podpory Ministerstva školstva, vedy výskumu a športu SR v rámci grantového projektu Aplikácia inovácií poznatkov procesnej techniky vo výučbe konštrukčných predmetov (KEGA 036STU-4/2020) s finančnou podporou Nadácie Tatra banky v rámci grantového programu VZDÉLAVAIE pre inštitúcie 2022 pri riešení projektu Implementácia rozšírenej reality do výučby procesnej techniky (2022VZDinst006). 

Kontaktná osoba: doc. Ing. Peter Peciar, PhD. - peter.peciar@stuba.sk

Na podporu konštrukčných predmetov využíva naše pracovisko nasledovné softvérové riešenia:

1. Softvér spoločnosti Autodesk. Pri výukovom procese používame nasledovné produkty:

• AutoCAD je program určený na kreslenie 2D a modelovanie 3D objektov.
• VRED Professional je program určený na prezentovanie 3D modelov aj vo virtuálnej realite. 

     

2. Softvér spoločnosti HEXAGON. Pri výukovom procese používame nasledovné produkty:

• BrisCAD je program určený na kreslenie 2D a modelovanie 3D objektov.

• CADWorx Plant je program určený na efektívne projektovanie technologických celkov. Slúži na navrhovanie potrubných vetiev, širokého spektra zariadení, oceľových konštrukcií, káblových tratí a ostatných súčastí priemyselných prevádzok. Hlavné oblasti použitia tohto programu sú predovšetkým petrochemický, chemický, potravinársky a energetický  priemysel. Študent získava základné  znalosti s 3D modelovania technológií.  Výuka sa orientuje na tvorbu 3D modelu v prostredí Autodesk AutoCAD, prípravu a návrh potrubných tried a databázy, tvorbu 3D objektov potrebných pre model technológie (čerpadlá, kompresory, tlakové nádoby, výmenníky tepla, kolónové aparáty, podpery, potrubné mosty) a samotným návrhom potrubia.  Súčasťou výuky je aj tvorba 2D výstupov v podobe zostavených a izometrických výkresov. Osobitná časť je venovaná tvorbe prezentačného 3D modelu.  

• CADWorx P&ID je program určený na kreslenie strojno-technologických schém s databázou, ktoré sú prepojené s 3D modelom. Študent získava základy kresania strojno-technologických schém v prostredí Autodesk AutoCAD, oboznámi sa so spôsobom tvorby a správy databázy a neposlednom rade aj s možnosťami prepojenie na 3D model. Súčasťou výuky je aj oboznámenie sa so základnými pravidlami kreslenia strojno-technologickým schém. Výstupom je funkčná schéma s prepojením na databázu prvkov a komponentov potrubia. 

• PV Elite je program určený na komplexný pevnostný návrh tlakových nádob, kolónových aparátov a výmenníkov tepla podľa celosvetovo používaných noriem a štandardov. PV Elite realizuje  výpočty v súlade s americkou ASME Sekcia VIII oddielov 1 a 2,  britskou PD 5500 a európskou EN 13445. Obsahuje aj API 579, ktorá slúži na vyhodnotenie aktuálneho stavu a zostatkovej životnosti tlakových nádob. Študent na základe teoretických poznatkov s predmetu Konštrukcia aparátov samostatne navrhuje tlakový aparát, podľa zvolenej normy. Výstupom je komplexný pevnostný návrh hlavných častí  tlakovej nádoby ako je valcová škrupina, torisferické dno, hrdlo, sedlová podpera atď.  Okrem samotnej pevnostnej kontroly je výstupom aj 3D model zariadenia, ktorý je možné použiť v programe Intergraph CadWorx.

• Caesar II je program určený na komplexný pevnostný návrh potrubia a potrubných vetiev podľa medzinárodne používaných noriem a štandardov. Obsahuje možnosti výpočtu podľa viac než 20 celosvetovo používaných noriem ako sú napríklad americké B31.1 a B31.3, európska norma EN 13480 a mnohé ďalšie. Okrem spomenutých noriem je schopný analyzovať  prídavné zaťaženie na hrdlá čerpadiel, výmenníkov tepla, turbín a kompresorov. Patrí medzi svetovú špička a výsledky z programu Intergraph Caesar II sú považované za etalón, ku ktorému sa porovnávajú ostatné komerčné výpočtové programy. Študent sa oboznámi zo základmi pevnostného návrhu potrubia. Naučí sa modelovať potrubie v prostredí programu Intergraph® Caesar II®, zadávať parametre potrubia, navrhovať podpery a závesy, zadávať parametre zaťaženia potrubia a určovať možné zaťažujúce stavy. Výstupom je statická a dynamická analýza potrubia spolu s izometrickým výkresom potrubia.  

    

• Visual Vessel Design 2020 je program na výpočet hlavných konštrukčných častí  tlakových nádob, výmenníkov tepla a kotlov podľa rôznych medzinárodných noriem ako sú EN13445, ASME VIII Div.1 , PD5500, TBK2 a TKN. Študent na základe teoretických poznatkov s predmetu Konštrukcia aparátov samostatne navrhuje tlakovú nádobu, prípadne kolónový aparát podľa zvolenej normy. Výstupom je komplexný pevnostný návrh hlavných častí tlakovej nádoby. 

3. Softvér firmy ANSYS:

• Na našom pracovisku sa využíva pre výpočty program ANSYS. Akademická verzia je určená pre účely výuky, teoretickej práce a výskumu. Variant programu ANSYS umožňuje riešiť úlohy z mechaniky, dynamika, dynamiky tekutín a z oblasti prestupu tepla. Študent sa zoznámi so základnými teoretických poznatkami z oblasti riešenia úloh pomocou metódy konečných prvkov (MKP), naučí sa modelovať v prostredí programu ANSYS (prípadne importovať model z CAD programu), sieťovať model, zadávať parametre zaťaženia a určovať možné zaťažujúce stavy. Rovnako musí zvládnuť aj interpretáciu a posúdenie výsledkov simulácie. Program ANSYS sa na našom pracovisku využíva predovšetkým pri pevnostnom návrhu a kontrole neštandardných častí tlakových nádob, kolónových aparátov a výmenníkov tepla.

4. Softvér firmy ALTAIR:

• Výpočtový program, ktorého licencia bola zakúpená na Ústave procesného inžinierstva, je od firmy ALTAIR s názvom EDEM Academic. Študent sa zoznámi s využívaním DEM numerickej metódy pre výpočet namáhania a posunutia jednotlivých elementov v objeme, ktorý obsahuje veľké množstvo častíc. Zrnitý materiál je modelovaný ako súbor pevných častíc a interakcií medzi jednotlivými časticami. Primárnym stavebným prvkom je guľovitá častica, tvary reálnych častíc vyskladané z guľovitých elementov sú špecifikované užívateľom. Na rozdiel od metódy konečných prvkov (MKP), ktorá modeluje a popisuje kontinuum matematickými výrazmi, sa DEM metóda zaoberá skúmaním jednotlivých prvkov samostatne. V študijnom odbore slúži DEM na modelovanie procesov mechaniky partikulárnych látok.

5. Softvér firmy HONEYWELL:

• Od roku 2008 spolupracuje Ústav procesného inžinierstva SjF STU v Bratislave s americkou firmou Honeywell, s ktorou máme podpísanú dlhodobú zmluvu o spolupráci. Pri výukovom procese v procesne zameraných predmetoch používame softvérový balík Honeywell Unisim Design Suite, ktorý slúži na procesný návrh technológie v ustálenom a neustálenom režime. S týmto softvérom je možné vykonať  základné chemicko-inžinierske výpočty, detailne navrhovať dielčie časti technológie  (napríklad výmenník  tepla, destilačnú kolónu, čerpadlo atď. ), monitorovať a optimalizovať technológiu, sledovať vplyv vstupných parametrov na výstupnú kvalitu produktu. Obsahuje množstvo termodynamických modelov na výpočet stavového správania kvapalín a plynov ako aj obrovskú databázu fyzikálno-chemických vlastností čistých látok a zlúčenín. Súčasťou balíka je Unisim Design Suite sú aj podprogramy na komplexný procesný návrh konkrétnych zariadení, ako je napríklad doskový alebo rúrkový výmenník tepla. Študent sa oboznámi so základmi modelovania technológie v prostredí  programu Honeywell  Unisim,  výberom vhodného termodynamického modelu ako aj zisťovaným fyzikálno- chemických vlastností látok a zlúčenín z databázy. Naučí sa modelovať a optimalizovať technológiu, vykonávať senzibilnú analýzu a interpretovať  výsledky simulácie. Výstupom simulácie je PFD (process flow diagram) diagram spolu s bilančnou tabuľkou.

       

Aktivity v tomto laboratóriu boli spolufinancované z grantových projektov KEGA 016STU-4/2019, KEGA 036STU-4/2020, KEGA 021STU-4/2022, KEGA 003STU-4/2023 a VEGA 1/0070/22.