|
|
Výzkum systémů pro zajištění kvality prostředí v kabině automobilu
Šíp, Jan ; Kavička, František (oponent) ; Volavý, Jaroslav (oponent) ; Lízal, František (vedoucí práce)
Udržováním kvality vnitřního prostředí, zejména tepelného komfortu a vnitřní kvality vzduchu v kabinách automobilů, předcházíme dopravním nehodám. Tepelný komfort může mít vliv na kognitivní funkce důležité zejména pro řidiče. Mezi ně patří koncentrace, pozornost či rychlost rozhodování. Je známo, že nesprávná teplota v kabině automobilu patří mezi nejčastější faktory způsobující dopravní nehody. Jedním z faktorů vnitřní kvality prostředí je vnitřní kvalita vzduchu. Ta je vlivem silničního provozu negativně ovlivněna výfukovými plyny a částicemi z otěru pneumatik, které se během větrání dostávají do prostoru kabiny. Tomu lze předejít využitím systému recirkulace a opětovné filtrace vzduchu, u kterého se nepřivádí venkovní vzduch, ale jedná se o uzavřený oběh. Nevýhodou systému recirkulace jsou vyšší koncentrace CO2, což může způsobovat nadměrnou únavu. Dizertační práce se zabývá vlivem různých systémů větrání na vnitřní kvalitu prostředí, tj. tepelný komfort a vnitřní kvalitu vzduchu. Dílčím faktorem tepelného komfortu je rychlost proudění vzduchu, která byla v rámci této práce zkoumaná v prostoru za vyústkou. Pro měření proudového pole za automobilovou vyústkou byla použita metoda termoanemometrie. Experimentální výsledky byly doplněny o CFD analýzu. Tepelný komfort v kabině automobilu byl stanoven pomocí CFD, a to pro tři různé systémy větrání (směšovací, podlahové a stropní). Kromě klasického uspořádání interiéru byl předmětem zájmu i flexibilní interiér, u kterého jsou přední sedadla otočeny proti směru jízdy. Kvalita vzduchu pro jednotlivé systémy větrání byla posuzovaná taktéž na základě CFD, konkrétně byl využit index stáří vzduchu. Výzkum proudového pole potvrdil platnost využití empirického vztahu dle Rajaratnama pro určení poklesu osové rychlosti na reálnou automobilovou vyústku. Dále byla ověřena přesnost metod modelování turbulence Reynolds-averaged Navier–Stokes a Large Eddy Simulation, a to na základě všech sledovaných kritérií (úhly směrování, pokles osové rychlosti, rychlostní profily a porovnání intenzity turbulence). Studie tepelného komfortu poukazují na vhodnost použití stropního systému větrání pro letní podmínky, naopak v zimních podmínkách lze doporučit přívod vzduchu podlahovými vyústkami. Z pohledu indexu stáří vzduchu je nejvhodnější stropní větrání pro zimní podmínky. V letních podmínkách jsou hodnoty indexu stáří vzduchu u jednotlivých konceptů větrání velice podobné pro oba typy interiéru.
|
|
|
Analýza vlivu obtokového kanálku na vstupu do radiálního kompresoru na rozšíření stabilní pracovní oblasti
Paulík, Lukáš ; Vacula, Jiří (oponent) ; Novotný, Pavel (vedoucí práce)
Pro radiální kompresory používané v TBD má velký význam šíře jejich stabilní práce. Zvláště kompresory s vysokým stlačením mají rozsah stabilní práce vcelku malý, což omezuje jejich praktické použití. Jedním z častých úprav na radiálním kompresoru, týkající se rozšíření oblasti jeho stabilní práce, je instalace obtokového kanálu v jeho vstupní části. Optimalizovat návrh obtokového kanálu se v současnosti často provádí pomocí CFD programů, které se používají k simulaci proudění v tomto lopatkovém stroji. Na základě rozsáhlé rešerše týkající se proudění v obtokovém kanálu a jeho umístění ve vstupní části kompresoru, byly vybrány vhodné varianty jeho provedení, které byly aplikovány na radiální kompresor turbodmychadla. Simulacemi proudění v radiálním kompresoru s obtokovým kanálem, s využitím softwaru Ansys CFX byly stanoveny charakteristiky kompresoru. Vyhodnocením výsledků simulací, byl vybrán nejlepší konstrukční návrh OK splňující požadavky na rozšíření jeho stabilní práce.
|
|
|
CFD modelování počáteční fáze zanášení konvektivní části spalovacího zařízení
Zlámal, Filip ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Strouhal, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo vytvořit, na základě poznatků získaných z rešerše, CFD simulaci prvotní fáze zanášení tuhými částicemi při spalování tuhých paliv. V úvodu práce jsou shrnuty mechanismy zanášení tuhými částicemi. Dále jsou popsány přístupy k modelování dopadu a usazování částic. Je sestaven model, který je implementován v softwaru ANSYS Fluent s doplněním o uživatelsky definované funkce. Model je otestován na modelu konvektivní části experimentálního zařízení na spalování tuhách paliv.
|
|
| |
|
|
Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami
Strouhal, Jiří ; Turek, Vojtěch (oponent) ; Hájek, Jiří (oponent) ; Jegla, Zdeněk (vedoucí práce)
Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ulpíváním tuhých částic. Velikosti částic se pohybují od jednotek po desítky m. Simulované podmínky odpovídají zanášení tuhých částic se zanedbatelným podílem kapalné fáze, kdy ulpívání probíhá na základě ztrát energie při dopadu částice, gravitaci, adhezi, deformaci nánosu a dynamickému tření. Práce je soustředěna na výběr vhodného modelu ulpívání tuhých částic, se zaměřením na modely kritické rychlosti, které vedle lokálních podmínek, vlastností částic a stěny zahrnují i vliv dopadové rychlosti. Byly provedeny citlivostní studie pro posouzení vlivu parametrů modelu a zahrnutí některých dílčích jevů. Simulace byly provedeny na případu experimentálního zařízení pro spalování tuhých paliv a obdržené výsledky porovnány s pozorovanými nánosy.
|
|
|
Numerická simulace proudění oleje v ložiskovém uzlu
Zogata, Filip ; Prokop, Aleš (oponent) ; Řehák, Kamil (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá vytvořením výpočtového modelu ložiskové uzlu, jelikož při vývoji synchronního generátoru je kladen velký důraz na správný návrh ložiskového uzlu, protože tato komplexní součást má přímý vliv na celkovou účinnost generátoru. Je potřeba využít velké množství technických experimentů pro testování na fyzickém modelu, ale je potřeba testovat i pomocí numerického modelu, jelikož je výroba samotného prototypu pro testování finančně velmi náročná, a proto je vhodné již samotný prototyp ještě před výrobou ověřit sérií numerických simulací. Jejich další důležitou vlastností je možnost zkoumat i nepříznivé, či až extrémní podmínky, které je již velmi náročné, občas i nemožné, testovat fyzicky v laboratoři, přičemž tyto numerické simulace lze rozdělit dle více parametrů, avšak v oblasti ložiskových uzlů se setkáváme zejména se strukturálními, dynamickými, teplotními úlohami či úlohami zabývajícími se prouděním. Právě tato diplomová práce je soustředěna na vytvoření základního přehledu výpočtové dynamiky tekutin v oblasti proudění oleje, zatímco tyto znalosti jsou využity v praxi, jelikož dalším cílem je vytvoření numerického modelu mazání výše zmíněného ložiskového uzlu. Jedná se ale o velmi komplexní problém, a proto je nejdříve provedena studie, která je zaměřena na zkoumání klíčových částí, a až postupným přidáváním různých prvků je vytvořen numerický model v prostředí softwaru Particleworks, přičemž je zde provedena citlivostní studie se zaměřením na velikost částic. Následně jsou jednotlivé dílčí výsledky shrnuty v závěru této práce.
|
|
|
Přenos tepla při kondenzaci vodní páry na válcové stěně
Horká, Lucie ; Bašta,, Jiří (oponent) ; Kabele,, Karel (oponent) ; Hirš, Jiří (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na přenos tepla při kondenzaci vodní páry na válcové stěně. Tento fyzikální jev kondenzace vodní páry je vědecky zkoumán a publikován v předních vědeckých časopisech již více než 100 let. Hlavním cílem disertační práce je výzkum kondenzace vodní páry omezený pouze na válcovou stěnu. Výsledkem disertační práce je teoreticko-experimentální stanovení součinitele přestupu tepla při kondenzaci vodní páry na válcové stěně, což je v technické praxi základní parametr pro návrh všech tepelných zařízení využívající kondenzační teplo vodní páry.
|
|
|
Oběžné kolo přímoproudé turbiny pro MVE Sobotín
Žižka, Jakub ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Práce se zabývá problémem optimalizace již existující nevyužité turbíny pro použití na odlišně lokalitě nežli návrhové. Cílem je snížení průtoku turbínou za zvýšení spádu změnou geometrie oběžného kola, při co nejmenším poklesu účinnosti. Jednotlivé úpravy hydraulického tvaru vychází ze znalosti základních vztahů pro návrh hydrodynamických strojů. Nástrojem pro validaci efektu jednotlivých úprav je numerická mechanika tekutin. Je proveden hydraulický návrh nového oběžného kola a sací trouby axiální propelerové turbíny s pevným rozvaděčem. Na základě CFD simulace je sestavena univerzální charakteristika turbíny s novým hydraulickým tvarem.
|
|
|
Analýza konstrukce turbínové skříně z hlediska úniku tepla
Diakov, Jakub ; Lošák, Petr (oponent) ; Vlach, Radek (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá posouzením použitelnosti topologické optimalizace programu Ansys Workbench v kombinaci s termo-mechanickou únavou a nelineárním modelem materiálu turbínové skříně. V první části práce je provedena rešerše, která slouží k pochopení a teoretickému podložení praktické části. V rešeršní části je nejprve odůvodněn hlavní cíl práce, kterým je snížení úniku tepla z výfukových plynů, z důvodu dřívějšího zpracování spalin a nižší produkce emisí. V druhé kapitole rešerše je rozebrána konstrukce a funkce turbodmychadla z hlediska geometrie komponent, jejich výroby a použití. Následující kapitola se zabývá rozborem energetické a teplotní bilance turbodmychadla. V této kapitole jsou uvedena zásadní zjednodušení výpočetního problému, která jsou uplatněna v praktickém příkladu. V kapitole je dále rozebrána termo-mechanická únava, rozdělení oblastí únavy a přístupy pro predikci životnosti. Poslední kapitola rešeršní části se zabývá vybranými výpočetními oblastmi a jejich teoretickým základem. Je zde rozebrána analýza mechaniky tekutin a vybrané metody topologické optimalizace, které jsou dostupné ve zvoleném výpočetním programu. Na rešeršní část navazuje praktická část, ve které je řešen multifyzikální příklad optimalizace turbínové skříně z hlediska úniku tepla, která je vystavena termo-mechanické únavě. Praktická část, složená z několika kroků, vychází z analýzy proudění CFD, která je použita k získání teplotní podmínky pro výpočet transientní teplotní analýzy. Z vázané transientní teplotní analýzy je použito prostorové teplotní pole, které v důsledku roztažnosti materiálu způsobuje nehomogenní napjatost na turbínové skříni. Samostatná kapitola praktické části je věnována použitelnosti topologické optimalizace na odlišné typy úloh. Součástí této kapitoly je navržení metodiky pro stanovení napěťového omezení zvoleného typu topologické optimalizace. Předposlední kapitola v praktické části je věnována topologické optimalizaci turbínové skříně na základě předchozí deformačně napěťové analýzy a stanoveného omezení. V poslední kapitole je po úpravách geometrie provedena validace optimalizovaného tvaru skříně. Validace je provedena z hlediska ustálené teploty výstupních spalin, rychlosti ohřevu optimalizované geometrie a porovnání živostnosti z hlediska termo-mechanické únavy. Na konci práce jsou navrženy a diskutovány závěry, prostor pro zlepšení a možné navázání v dalším výzkumu.
|
|
|
Napěťově-deformační analýza hřídele míchadla s využitím modelování interakce s proudící tekutinou
Zifčáková, Barbora ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá numerickými simulacemi FSI (Fluid Structure Interaction) s použitím softwarů ANSYS Fluent a ANSYS Mechanical. Účelem je vyhodnotit interakci proudící tekutiny s míchadlem v zařízení na propírání vaječných skořápek, jehož hřídel se během provozu zdeformovala. Transientní CFD výpočty zahrnují jednofázové i vícefázové proudění, pro vyšetření vlivu tekutiny na míchadlo je využito jednocestné FSI analýzy. Vyhodnoceny jsou jednak dynamické jevy v kvazi ustáleném stavu systému, tedy při zařízení v plném provozu, jednak při rozjezdu zařízení. Výpočty ukázaly, že vliv sekundární fáze na míchadlo a dynamiku procesu při plném provozu lze považovat za zanedbatelný, zařízení je nejvíce namáháno při rozběhu. V závěru práce jsou rozebrány možné příčiny deformace hřídele a nastíněny možnosti k dalším simulačním výpočtům.
|
host ::
RSS.