|
|
Analýza rychlostních a tlakových polí kapaliny, využitím křivočarých souřadnic
Stejskal, Jiří ; Kozubková, Milada (oponent) ; Kučera,, Radek (oponent) ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
Tato práce představuje zcela novou metodu návrhu hydraulického tvaru lopatek odstředivého čerpadla. Metoda je založena na geometrickém přístupu vycházejícím z křivočarých souřadnic, ve kterých je formulován jak model proudění v bezlopatkovém prostoru meridiálního řezu, tak finální model proudění v oběžném kole, který bere v úvahu kompletní 3D tvar lopatky. Řešení tohoto modelu pak přímo poskytuje vodítko pro tvarování lopatky oběžného kola, které vede k potlačení sekundárního proudění a tím pádem ke zvýšení jeho účinnosti, což je demonstrováno na konkrétním návrhovém příkladu. Parciální diferenciální rovnice popisující proudění v oběžném kole čerpadla se řeší numericky po jednotlivých proudoplochách, což navíc vede k významné úspoře výpočetního času.
|
|
|
Destratifikace vodních nádrží
Sluše, Jan ; Kozubková, Milada (oponent) ; Šulc, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na návrh nového zařízení pro aeraci vodních ploch s nízkou hloubkou vodní masy. Aerace se řadí mezi ekologické preventivní metody pro omezení růstu sinic. Zvýšení rozpuštěného kyslíku ve vodní mase má za následek podporu růstu organismů, které jsou znevýhodněné nemožností pohybu ve vodní mase, a tím i k podpoře biodiverzity. Nastolená biodiverzita má pozitivní vliv na kvalitu vody, kdy nedochází k přemnožení jednoho druhu organismu, zvláště pak sinic. Navržené aerační zařízení využívá k transportu kyslíku do vody membránu tvořenou dutými vlákny. Při aeraci dochází k rozpouštění vzduchu přímo na povrchu membrány a nedochází tak k úniku vzduchu ve formě bublin. Tento způsob aerace má nízké provozní náklady a vysokou účinnost vnosu kyslíku do vody. Distribuce ve vodním díle je zajištěna speciální loďkou. Tato loďka se pohybuje po vodní hladině a na své svrchní palubě má umístěnou technologii. Aerace se provádí skrz aerační modul umístěný ve vodě. Pohyb loďky je řešen částečně autonomním řízením.
|
|
|
Řešení vývoje nestabilit kapalného filmu s následným odtržením kapek
Knotek, Stanislav ; Kozubková, Milada (oponent) ; Čermák, Libor (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Dizertační práce se věnuje studiu nestabilit tenkých kapalných filmů až do fáze odtržení kapek. Dle typu struktur a dějů na povrchu filmu byly na základě literární rešerše klasifikovány čtyři typy nestabilit: dvoudimenzionální pomalé vlny, dvoudimenzionální rychlé vlny, třídimenzionální vlny, solitární vlny a fáze odtrhávání kapek z povrchu filmu. Práce analyzuje fyzikální principy vzniku nestabilit a zabývá se matematickou formulací problému. Jako příčina nestabilit jsou identifikovány smykové napětí a tlak působící na povrch filmu. Matematické modely predikce nestabilit jsou demonstrovány pomocí přístupů založených na řešení Orrovy-Sommerfeldovy rovnice a pomocí řešení pohybových rovnic v integrálním tvaru. Dále jsou uvedeny modely fluktuací smykového napětí a tlaku působících na povrch filmu a vybrané modely tloušťky filmu. Těžiště práce je zaměřeno na predikci iniciace dvoudimenzionálních vln pomocí integrálního přístupu. Charakteristiky fluktuací smykového napětí a tlaku na hladině filmu byly modelovány pomocí simulací proudění vzduchu nad pevným povrchem. V závěru práce jsou uvedena kritéria odtržení kapek v závislosti na rychlosti proudění vzduchu a tloušťce filmu.
|
|
|
Bezventilové plunžrové čerpadlo
Machů, Tomáš ; Kozubková, Milada (oponent) ; Melichar, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá problematikou bezventilových objemových čerpadel s vratným pohybem akčního členu. V práci je předvedeno několik návrhů geometrie čerpadla, jejichž parametry byly určeny pomocí výpočtového modelování proudění. Simulace vratného pohybu pístu byla řešena buď pomocí časově závislé vstupní okrajové podmínky, nebo pomocí dynamických sítí. Jednotlivé varianty byly porovnávány zejména z pohledu objemové účinnosti, která byla hlavním vyhodnocovaným parametrem. Výstupy z výpočtů jsou závislosti objemové účinnosti na frekvenci a amplitudě pohybu pístu, a také na velikosti protitlaku. V rámci práce byly vytvořeny dvě varianty geometrie prototypu čerpadla, na kterých byly experimentálně ověřeny parametry získané z výpočtového modelování. Kromě objemové účinnosti byla z naměřených dat stanovena také hydraulická účinnost.
|
|
|
Vysokofrekvenční pulsace při provozu vodní turbíny
Kubálek, Jiří ; Kozubková, Milada (oponent) ; Hružík, Lumír (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou modelování vysokofrekvenčních pulsací v čerpadlových turbínách, které způsobují vysokocyklické namáhání víka, spirály, rozváděcího a oběžného kola. Jsou zde navržena řešení pomocí přenosových matic pro trubice s konstantním a kuželovým průřezem. V práci jsou porovnávány varianty válcových a kuželových trubic, při změnách okrajových podmínek. Jsou zde porovnány modely PVE Dlouhé Stráně složené jen z válcových trubic vůči modelu s válcovými a kuželovými trubicemi.
|
|
|
Numerická simulace hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě
Šálený, Vratislav ; Kozubková, Milada (oponent) ; Paur, František (oponent) ; Tippner,, Jan (oponent) ; Katolický, Jaroslav (vedoucí práce)
Predikce a eliminace aerodynamicky generovaných hluků u rychle se pohybujících dopravních prostředků, jako jsou automobily, letadla a vlaky, je stále důležitější. Zvlášť tónový hluk generovaný nestabilitou smykové vrstvy vzduchu proudícího nad otvory dutin je jedním z nejvýznamnějších a nejintenzivnějších zdrojů aerodynamic-ky generovaných hluků. Výpočetní aeroakustika (CAA) založená na CFD simulacích stlačitelných Navierových-Stokesových rovnic nabízí nejobecnější možnosti pro predikci aerodynamicky indukovaných zvuků. Aeroakustika je prakticky vždy spojena s turbulentním prouděním, které je hlavní výzvou pro CFD simulace při řešení Navierových-Stokesových rovnic. V této práci jsou zkoumány čtyři různé přístupy modelování turbulence. Tři z nich patří do kategorie LES metod a jeden používá přístup URANS. Pro každý z těchto přístupů byla identifikována vhodná numerická diskretizační a iterační schémata, která byla implementována do otevřené softwarové platformy pro CFD simulace OpenFOAM. Přesnost, výpočetní výkonnost a spolehlivost konvergence těchto schémat byly studovány během třídimenzionálních CFD simulací na modelu vhodného reálného objektu. Výsledky CDF simulací jsou validovány měřením. Jako reálný objekt tohoto výzkumu CAA byla vybrána varhanní píšťala, protože jako zdroj generování tónů využívá samočinné oscilace, označované jako módy smykové vrstvy (Rossiter). Numerická simulace módů smykové vrstvy, respektive hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě, je předmětem této práce.
|
|
| |
|
|
Analýza proudění v potrubí kruhového i nekruhového průřezu metodou využívající rozložení hustoty vířivosti po průřezu
Soukup, Lubomír ; Kozubková, Milada (oponent) ; Matas, Jakub (oponent) ; Štigler, Jaroslav (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá analýzou proudění v potrubí kruhového i nekruhového průřezu pomocí metody rozložení hustoty vířivosti po průřezu. Tato analýza je zaměřena zejména na odvození nových rychlostních profilů pomocí zmíněné metody. Práce přináší historický přehled již odvozených rychlostních profilů. Tento přehled rychlostních profilů bude sloužit jako srovnávací měřítko pro nově odvozené rychlostní profily. Odvození nových rychlostních profilů je provedeno pro potrubí kruhových i nekruhových průřezů, přičemž toto odvození je založeno na analogii elektromagnetické indukce pomocí Biot-Savartova zákona. Zmíněnou analogii je nutné nejprve aplikovat na osamocené vírové vlákno. Tímto způsobem lze získat hodnotu indukované rychlosti od jednoho vírového vlákna. Následně je možné získat hodnotu indukované rychlosti od stěny vírových vláken a poté od rozložení hustoty vířivosti po průřezu. Práce dále obsahuje výsledky z experimentálních měření rychlostních profilů a z CFD simulací. Experimentálně naměřené výsledky jsou mimo jiné využity k výběru nejvhodnějšího CFD výpočetního modelu. Vybraný CFD model bude následně prohlášen za referenční, přičemž rychlostní profily platné pro tento model budou sloužit společně s experimentálně naměřenými daty jako srovnávací kritérium pro nově odvozené rychlostní profily.
|
|
|
Disc friction loss in centrifugal pumps and hydraulic turbines
Zemanová, Lucie ; Kozubková, Milada (oponent) ; Sedlář, Milan (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
The thesis deals with an experimental and numerical study of the flow in sidewall gaps of hydraulic machines with a focus on low specific speed pumps. Although the fluid which fills the sidewall gaps represents only a very small portion of the whole volume of the machine, it can have a great impact on the flow in the whole domain. It can significantly influence the behavior, characteristics, and overall performance, especially in the case of low specific speed machines since it determines disk friction. The flow field in sidewall gaps also influences the pressure distribution inside a machine and thus generates axial thrust. The understanding of the flow in these regions is limited since it is based on the theory obtained for simplified geometry and its application in turbomachinery is questionable. In order to investigate the flow in the sidewall gaps of centrifugal pumps, a test rig including a real impeller has been designed and built up. It enabled observation of the flow in the backside wall gap for various operational regimes including optical measurement of velocity profiles, measurement of axial thrust, and frictional torque. A method for precise numerical simulation of such type of flow was developed to help reveal phenomena, which are not observable in the experimental apparatus and to extend the research to a wider range of operating conditions.
|
|
|
Destratifikace vodních nádrží
Sluše, Jan ; Kozubková, Milada (oponent) ; Šulc, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na návrh nového zařízení pro aeraci vodních ploch s nízkou hloubkou vodní masy. Aerace se řadí mezi ekologické preventivní metody pro omezení růstu sinic. Zvýšení rozpuštěného kyslíku ve vodní mase má za následek podporu růstu organismů, které jsou znevýhodněné nemožností pohybu ve vodní mase, a tím i k podpoře biodiverzity. Nastolená biodiverzita má pozitivní vliv na kvalitu vody, kdy nedochází k přemnožení jednoho druhu organismu, zvláště pak sinic. Navržené aerační zařízení využívá k transportu kyslíku do vody membránu tvořenou dutými vlákny. Při aeraci dochází k rozpouštění vzduchu přímo na povrchu membrány a nedochází tak k úniku vzduchu ve formě bublin. Tento způsob aerace má nízké provozní náklady a vysokou účinnost vnosu kyslíku do vody. Distribuce ve vodním díle je zajištěna speciální loďkou. Tato loďka se pohybuje po vodní hladině a na své svrchní palubě má umístěnou technologii. Aerace se provádí skrz aerační modul umístěný ve vodě. Pohyb loďky je řešen částečně autonomním řízením.
|
host ::
RSS.