|
|
Study of the Dissipation in Spiraling Vortical Structures
Štefan, David ; Drábková, Sylva (oponent) ; Koutník,, Jiří (oponent) ; Skoták, Aleš (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
This work deals with study of swirling flows where the spiral vortical structure appears. The main relation is to flow seen in the draft tube cone of hydraulic turbines operated out of the design point (i.e. best efficiency point). In this cases large coherent vortex structure (vortex rope) appears and consequently high pressure pulsations are propagated to the whole machine system leading to possible restriction of turbine operation. This flow features are consequence of flow instability called vortex breakdown in case of Francis turbine operated at part load (flow rate lower than optimal one). The present study is carried out using simplified device of swirl generator in order to access similar flow conditions as can be found in real hydraulic turbines. Both the dynamic and dissipation effect of spiral vortex breakdown are investigated. The first part of thesis deals with spiral form of vortex breakdown. The experimentally measured velocity profiles (LDA) and wall static pressures are correlated with numerical simulations carried out using open-source CFD package OpenFOAM 2.2.2. The high speed camera recording of cavitating vortex core is used to obtain image ensemble for further post-processing. The dissipation effect of spiral vortex structure is in detail discussed based on computed flow fields. The second part of thesis is dedicated to the application of POD decomposition to the study of spatio-temporal features of spiral vortex dynamics. Firstly the POD is applied to the both the experimentally obtained image ensemble of cavitating vortex and numerically computed static pressure fields. Secondly the comprehensive analysis of spiral vortex mitigation effect by the axial water jet is analyzed. The collaborative study employing the swirl generator apparatus designed by the researchers from Politehnica University of Timisoara in Romania is performed and changes in spatio-temporal vortex dynamic are studied. In this study the numerical data (in a form of three-dimensional pressure and velocity fields) are obtained using commercial CFD software ANSYS Fluent R14.
|
|
|
Experimentální testování minimíchadla pro čištění odpadních vod
Luňák, Pavel ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá různými způsoby míchání, především kapalných látek. Teoretická část práce je věnována rozdělení míchadel, včetně popisu jejich vlastností, výhod, nevýhod a použití. Experimentální část je věnována měření minimíchadel, která byla vyvinuta a vyrobena na oboru fluidního inženýrství V. Kaplana. Tato část obsahuje návrh měřící trati pro určení hydraulických charakteristik minimíchadel a stupně promíchání. Výsledky měření a jejich vyhodnocení je shrnuto v závěru práce.
|
|
|
Vstupní recirkulace u odstředivého čerpadla
Heinz, Pavel ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá fenoménem objevujícím se v hydrodynamických čerpadlech při pod-optimálním průtoku. Tímto fenoménem je vstupní recirkulace, jež je nežádoucím jevem v sání čerpadla. Tato recirkulace způsobuje kavitaci, tlakové pulzace a může způsobit ucpání sacího potrubí. Hlavním cílem diplomové práce je výpočtové modelování proudění pro režim s recirkulací, identifikaci proudových jevů a návrh možných opatření, která by vstupní recirkulaci potlačila.
|
|
|
Vliv fraktální geometrie na turbulentní proudění
Hochman, Ondřej ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním proudění (CFD) dvou clon s odlišnými otvory, ale s téměř stejnými průtočnými plochami. První clona je clona s kruhovým otvorem, která se běžně v praxi používá pro bezúdržbové měření průtoku. Druhá clona má otvor navržený na základě fraktální geometrie, konkrétně na základě von Kochovy vločky. Práce navazuje na bakalářskou práci, ve které se experimentálně zjistilo, že právě clony s otvory navrženými podle fraktální geometrie mají lepší hydraulické vlastnosti (ztrátový součinitel a menší tlakové pulzace) než clona s kruhovým otvorem. Cílem je potvrzení závěrů z experimentů, tentokrát pomocí CFD s využitím různých modelů turbulence. Bylo provedeno výpočtové modelování jak jednofázové (tedy bez kavitace), tak vícefá-zové (proudění s kavitací). Jednotlivé modely byly mezi sebou porovnány z pohledu hydraulických a dynamických charakteristik.
|
|
|
Fluid flow in narrow gap between two cylinders induced by pressure gradient
Bartková, Tamara ; Štefan, David (oponent) ; Štigler, Jaroslav (vedoucí práce)
This thesis is focused on the description of fluid flow through an annulus pipe. The flow is examined for various conditions, leading to laminar as well as the turbulent regime. This paper contains research part which depicts known relations describing this particular flow type and means for measuring velocity profiles. The following part contains an overview of creating computational model, flow simulations with specific conditions and their evaluation. Results from the simulations are used in the description of turbulent flow characteristics. These characteristics are then used in the ensuing part, which aims to obtain relation defining time centred mean velocity profile for turbulent flow through annulus.
|
|
|
Těsnění hřídele a hřídelové ucpávky čerpadel
Pluskal, Tomáš ; Dobrovolný, Martin (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Čerpadla jsou nedílnou součástí průmyslu, zemědělství, ale také běžného života. Jedním z hlavních prvků, které mají vliv na správnou funkci a spolehlivost těchto strojů jsou hřídelové ucpávky a těsnění. Tato práce se v první části zabývá jednotlivými druhy hřídelových ucpávek a těsnění, jejich konstrukčním provedením, aplikací, funkcí a používanými materiály. V druhé části je dimenzována vhodná ucpávka pro vybrané čerpadlo.
|
|
|
Čerpadlo nízkých specifických otáček pracující v turbínovém režimu
Bezdíček, Jiří ; Moravec, Prokop (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Použití čerpadla v turbínovém režimu je rozvíjející se oblast. Z toho důvodu je pro tento účel vhodný výzkum méně standardních čerpadel z okrajů spektra specifických otáček. Tato diplomová práce byla zaměřena na vliv mezilopatek na výhradně turbínový režim čerpadla nízkých specifických otáček. Byly provedeny CFD výpočty na geometrii čerpadla s uvažováním mezidiskových prostorů mezi statorem a rotorem. CFD výpočty sloužily nejen k získání turbínových charakteristik ale také k popisu proudění a analýze dalších jevů, jako je volumetrická účinnost či hydraulické síly.
|
|
|
Hydraulické ztráty v potrubí
Štefan, David ; Kubálek, Jiří (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Práce pojednává o vlivu délkových třecích ztrát v potrubí. Je zde uveden výpočet ztrátové měrné energie pomocí Darcy-Waisbachova vztahu, výpočet součinitele tření pro tři oblasti turbulentního proudění s využitím dostupných vztahů a jejich porovnání na základě průměrných absolutních odchylek vypočtených hodnot od hodnot z Nikuradseho diagramu. Výsledkem je doporučení nejpřesnějších vztahů pro výpočet v jednotlivých oblastech, grafické vykreslení vztahů do Nikuradseho diagramu a zhodnocení jejich výpočtové náročnosti.
|
|
|
CFD simulace odstředivého čerpadla pracujícího v turbínovém chodu – vliv mezery mezi oběžným kolem a statorem na výsledky
Tomšej, Radek ; Zemanová, Lucie (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá odstředivým čerpadlem pracujícím v turbínovém režimu. V úvodní části práce jsou uvedeny základní principy a informace o přímém (čerpadlovém) i reverzním (turbínovém) chodu čerpadla. Jsou zde také uvedeny vztahy sloužící k přepočtu provozního bodu čerpadlového chodu na turbínový a predikci účinnosti v závislosti na průtoku. Pomocí numerické mechaniky tekutin jsou posuzovány výsledky na zjednodušené (bez mezidiskových prostor) a kompletní geometrii (včetně mezidiskových prostor). Dále jsou posouzeny výsledky při stočení oběžného kola s ohledem na nalezení maxima výkonu a účinnosti. Vliv mezidiskových prostor je analyzován ve smyslu ztrátového momentu a výkonu.
|
|
|
Computational modeling of cavitation characteristic curve of radial centrifugal pump
Leischner, Jakub ; Chabannes, Lilian (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
This thesis deals with one of the most common problem occurring during the operation of centrifugal pumps in non-optimal conditions - cavitation. Its principle and effects are summarized together with description of main pump components and computational methods used for simulations. To evaluate the effect of cavitation on the pump performance, CFD simulation model is presented and compared with data from experimental measurement. Main pump characteristics as delivery head and efficiency are correlated in 4 different points to include range from design point to unsuitable operating mode under 3 % head drop criterion. In addition, value of water vapour and frequencies of forces acting on impeller are assessed on basis of CFD results.
|
host ::
RSS.