|
|
Srovnání pulsujícího proudění newtonské a ne-newtonské kapaliny v komplexní geometrii
Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá pulsujícím prouděním newtonské a ne-newtonské kapaliny. V teoretické části jsou uvedeny potřebné teoretické znalosti jak obecně k pulsujícímu proudění, tak k ne-newtonskému chování kapaliny. Dále se práce zaměřuje na numerické modelování pulsujícího proudění v přímé, ideálně tuhé trubici a v „patient-specific“ modelu lidské tepny, přesněji v karotidě. Jsou použity dvě metody: numerické řešení pomocí metody konečných objemů (MKO) a také analytické řešení pomocí Besselových funkcí (tzv. Womersley). Výsledky jsou validovány proti experimentálnímu měření metodou „particle image velocimetry“ (PIV). Shoda numerického řešení s experimentálními daty je vzhledem k nepřesnostem PIV velmi dobrá z obou pohledů - kvalitativně i kvantitativně. Numerické řešení dále srovnává vliv turbulence a ne-newtonské kapaliny vůči bázi (laminární, newtonská kapalina). Vyvinutá metodika je v závěru aplikována na „patient-specific“ model karotidy, zrekonstruovaný z CT snímků. Měření in vivo je v lidských tepnách velmi nákladné a často invazivní. Výstupy z měření jsou tak omezené, většinou pouze na tlak a průtok. Výpočtové modelování proudění (CFD) je neinvazivní a výstupy jsou přes celou doménu. Díky těmto výhodám CFD výrazně přispívá k pochopení vlivu hemodynamiky při tvorbě kardiovaskulárních onemocnění.
|
|
|
Cavitation in microfluidics
Holub, Martin ; Kozák, Jiří (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Microfluidics has recently gained attention of numerous research groups. Its applications are manifold and could potentially bring about significant advances in several fields including healthcare, battery energy storage and high-performance computing. The thesis “Cavitation in Microfluidics” deals with cavitation at the microscale level. Its relevance to the up-to-date research is emphasized by recent studies which show that various aspects of cavitating flows observed at microscale often differ from their macroscale counterparts. Better understanding of this phenomenon can be directed towards addressing crucial challenges of microfluidics including fluid mixing and pumping. Cell stretching and lysis, chemical catalysis and targeted drug delivery count among other possible applications. The first part of this work deals in turn with fluid mechanics and chemistry fundamentals of cavitation. This is followed by concise overview of its conventional as well as microscale applications. Finally, numerical flow simulations of cavitating flow in two distinct domains are presented together with results analysis and validation. The results include distribution of phases, report on areas of recirculation and influence of changing cavitation number on flow variables. Based on this, an experiment enabling accurate investigation of flow characteristics is proposed. This will enable to draw parallels between the experimental and numerical investigations and allow for evaluation of the suitability of laminar model. This thesis lays foundation for future work on the topic planned at Brno University of Technology, hence recommendations for prospective endeavors are included.
|
|
|
Transport léčiv pomocí mikrobublin
Piňos, Ondřej ; Tancjurová, Jana (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je rešerší současného stavu poznání v oblasti lékařského využití mikrobublin se zaměřením na ultrazvukem iniciovanou kavitaci mikrobublin naplněných léčivou látkou. Zmíněny budou technologie výroby mikrobublin, chemická složení, efekt kavitovaných mikrobublin na tkáň a popis mechamismů které při aplikaci tohoto terapeutického prostředku vystupují. Druhá část bude zaměřena na matematický aparát který popisuje chování mikrobublin v nekonečném prostředí a to pomocí Rayleigh-Plesetovy rovnice a rovnice popisující chování mikrobubliny s membránou. Zároveň v této části bude prezentován MATLAB skript pro výpočet základních veličin mikrobubliny zatížené akustickou vlnou.
|
|
| |
|
|
Kavitace na mikrofluidické clonce
Bohunský, Tomáš ; Burda, Radim (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá kavitujícím prouděním v mikroměřítku, což je oblast, ve které je tento jev stále nedostatečně popsán. Mikrofluidika je zároveň obor zažívající dramatický vzestup v řadě biochemických aplikací, což podtrhuje relevantnost výzkumů tohoto typu. V teoretické části práce byla kavitace podrobně charakterizována. V praktické části bylo navrženo a vyrobeno vlastní mikrofluidického zařízení s kavitační clonkou. Pro tento návrh bylo využito programu ANSYS. Na navrženém mikročipu byl proveden experiment, jehož cílem bylo pozorovat na clonce kavitující proudění. Toto měření proběhlo v mikrofluidické laboratoři na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana. Vzhledem k neúspěchu experimentu byl sestaven CFD model dvoufázového kavitujícího proudění. Závěry práce byly sestaveny z poznatků při měření a z výsledků modelace.
|
|
|
Design of a Very Low Specific Speed Pump
Chabannes, Lilian ; Sedlář, Milan (oponent) ; Drábková, Sylva (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Low specific speed pumps find applications in a broad range of domains, but suffer from a low efficiency and a risk of head instability close to shut-off. This dissertation discusses hydraulic performance improvement of a pump with a specific speed ns = 32. The work focuses on the flow in the impeller passage and the volute and is analyzed by means of CFD and experiments. A literature survey showed that the addition of splitter blades in the flow passage is an efficient way to improve the unsatisfactory flow generally present in low specific speed impellers. Investigations have been made on the position of a splitter blade in the flow passage and on the influence of the number of present splitters. Part of the results are verified experimentally in the laboratory of the faculty. The design of the volute is also investigated, and attention is paid to the numerical wall-treatment and its impact on the simulation. After numerical computations on three different volutes, a new volute design is proposed to improve the performance of the pump at both low and high flow rates.
|
|
|
Cavitation onset by liquid acceleration
Mračko, Patrik ; Burda, Radim (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
The main goal of bachelor’s thesis is description of complex phenomenon of cavitation caused by acceleration and design of experiment focusing on its observation. Thesis consist of two parts. Theoretic research focusing on basic information about cavitation, its formation and significance. Second part is design of experimental observation with help of high-speed camera, evaluation of possible complications which may occur and their solution. Conclusion proposes possible application for research in area of wastewater treatment.
|
|
|
Metoda odezvových ploch ve spojení s CFD pro tvarovou optimalizaci
Pleva, František ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá tvarovou optimalizací Venturiho dýzy za pomocí optimalizační metody odezvových ploch. V první části je tato metoda popsána a je vysvětlen její princip. Dále je zde vysvětlena její aplikace v souladu s CFD a základní operační algoritmus. Ve druhé části je pak uveden testovací příklad letadlového křídla a zjednodušeného příkladu Venturiho dýzy, na kterém bylo toto spojení testováno. Ve třetí části je pak provedena samotná dvouparametrová tvarová optimalizace dýzy, a to pro dvě geometrie.
|
|
|
Rychloběžná vodní turbína
Holub, Jiří ; Haluza, Miloslav (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Cílem této práce je navrhnout geometrii oběžného kola vysokorychlostní vírové turbíny, která by měla zajistit maximální průtočnost turbíny při dosažení relativně vysoké hydraulické účinnosti. Při tvorbě nového návrhu se vychází z rozboru hydraulických charakteristik tří již provedených návrhů oběžného kola vysokorychlostní vírové turbíny. Vlastní hydraulický návrh oběžného kola byl založen na výpočtu v CFD. Pro tvorbu geometrie a výpočetní sítě byly poprvé použity specializované programy BladeGen a TurboGrid.
|
|
|
Opotřebení materiálu kavitační erozí
Lecnar, Lukáš ; Kozák, Jiří (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je věnována opotřebení povrchu materiálu kavitační erozí. První část popisuje podstatu kavitačního děje s jeho nežádoucím projevem v podobě kavitačního opotřebení pevných těles. Jsou zde diskutovány základní modely kavitace používané při modelování pomocí CFD softwarů. Druhá část zahrnuje návrh a numerický výpočet kritických tvarů průtočných oblastí se zaměřením na nejvyšší intenzitu kavitační eroze. Poslední část je zaměřena na experimentální studii kavitačního opotřebení průtočné oblasti, zvolené na základě numerických výpočtů kritických tvarů.
|
host ::
RSS.