|
| |
|
|
Effervescent Breakup and Combustion of Liquid Fuels: Experiment and Modelling
Broukal, Jakub ; Jedelský, Jan (oponent) ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
This thesis presents an investigation of effervescent sprays and their application to spray combustion with emphasis on large-scale combustors. Both aspects – modelling and experiment – are addressed. The thesis contains a general introductory part, where underlying phenomena of spray forming and turbulent combustion are explained and effervescent atomization is presented. Then, adopted experimental approaches are described both for the spray measurement and for the measurement of wall heat fluxes during combustion experiments. In the following chapter numerical models and their philosophy is discussed. Models for spray formation, turbulence and combustion adopted during the research are introduced and explained. The actual results of the thesis are presented in form of separate papers (published or accepted for publication) with an additional section devoted to unpublished relevant results. It is found that standard spray models can to some extent represent effervescent sprays. However, in order to predict a spray flame more detailed spray models are needed in order to describe accurately radial and axial variations of drop sizes. Numerous experimental measurements of effervescent sprays are performed using a proposed methodology. Drop size data are analysed with emphasis on radial and axial drop size evolutions and some new phenomena are described. The inverse relationship between gas-liquid-ratio and mean diameter has been confirmed. Moreover a complete reversal in radial mean diameter trends for various axial locations has been described. Finally, a result summary is put forward that recapitulates the main accomplishments and conclusions. In the closing remarks possible future research is outlined. Experimental data for future effervescent model validations are disclosed.
|
|
|
Numerical Modelling of Grate Combustion
Juřena, Tomáš ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žitný, Rudolf (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The present work is focused on numerical modelling of grate combustion of solid fuels by means of computational fluid dynamics (CFD) methods. Since CFD results from simulations of grate combustion depend on the quality of input data including information on temperature, mass flux and chemical composition of flue gas leaving a fuel bed, the attention is turned to modelling of processes, that take place within the fuel bed on a grate. A great part of the work is devoted to development of a reliable numerical model of packed-bed combustion as it may help improve both results from simulations and knowledge of principles of solid fuel combustion in fixed or moving beds. A one-dimensional transient numerical model of combustion in an experimental reactor is developed and implemented into a computer program called GRATECAL 1.3 with a grapical user interface. A special emphasis is put on the conservativeness property of the model. Therefore, a method for control of mass and energy balance over the system is developed and applied to a series of case studies, which have revealed certain errors in definitions of mass source terms, so that data adopted from literature have been reconciled. The model is used for analysis of propagation of drying and char combustion reaction fronts in a bed of wheat straw particles. It is suggested to include modelling of particle internal porosity change in order to obtain correct reaction zone thickness, if porosity of the bed is allowed to change during combustion. The balance-based method is also used to analyse effects of convergence criteria on mass and energy imbalance of the modelled system. It is found that all the scaled residuals must drop to as low as $10^{-6}$ or lower in order to obtain sufficiently accurate results from in-bed simulations in terms of mass and energy conservation within the packed bed. The second part of the work is devoted to development of a library of user-defined functions for the commercial CFD software ANSYS FLUENT for coupling the bed model with a freeboard model of a real combustion unit in order to specify the boundary conditions indirectly using results from in-bed simulations. The created interface is general enough to be used for a wide range of models of grate furnaces. The presented results contribute to better understanding of numerical modelling of grate combustion, especially in the setup of a numerical model and parameters of solver for the control of the convergence.
|
|
|
Integrální vzorkovač sedimentů
Zouhar, Josef ; Štigler, Jaroslav (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Práce je zaměřena na analýzu proudění v integrálním vzorkovači sedimentu. Analýza proudění je provedena jak pro jednofázové, tak i pro dvoufázové proudění (voda-pevné částice). Výsledky výpočtového modelování jsou porovnány s experimentem, pro jehož účely byl zkonstruován experimentální box. Je uveden popis použitých výpočtových i experimentálních metod a doporučení pro výběr vhodného výpočtového modelu. Konstrukční experimentálního boxu je rovněž uvedeno. Téma práce bylo vybráno ve spolupráci s Českou geologickou službou v rámci projektu MŽP „SP/1b7/156/07“.
|
|
|
Zatížení střechy vzdušným proudem vrtulníku při montážních pracích
Fidler, Tomáš ; Križan, Jiří (oponent) ; Nevařil, Aleš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá modelováním vzdušného proudu generovaného hlavním rotorem vrtulníku a analýzou jeho účinků na střešní konstrukci. Na začátku je teoreticky popsána problematika definice vzdušného proudu od rotoru a jsou uvedeny základní řídící rovnice výpočtové dynamiky tekutin včetně stručného popisu metody konečných objemů a mezní vrstvy. V další části jsou provedeny numerické simulace proudění v závislosti na výšce rotoru nad konstrukcí, tvaru střešní roviny a na klimatických podmínkách. Výsledky jsou následně porovnány s hodnotami klimatického zatížení stanoveného dle platné české stavební normy.
|
|
|
Zatížení větrem lehké mostní konstrukce
Hrubý, Pavel ; Kala, Jiří (oponent) ; Nevařil, Aleš (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zaměřuje na obtékání lehké lávky pro pěší vzdušným proudem. Zvláštní pozornost je věnována ztrátám aerodynamické stability. Práce začíná teoretickým popisem zkoumaných jevů. Další část se věnuje numerické simulaci obtékání lávky ve výpočetním programu Ansys CFX. Na konci jsou získané výsledky spolu s příslušnými závěry vztaženy k teoretickému rámci.
|
|
|
Dynamická analýza válcových komínů stojících za sebou
Harazim, Petr ; Kanický, Viktor (oponent) ; Salajka, Vlastislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá odezvou ocelové konstrukce komína na zatížení větrem. V souladu s dostupnou výkresovou dokumentací byl sestaven podrobný výpočtový model s využitím metody konečných prvků. Nově realizovaná kolona byla postavena již vedle stávajícího komína, tudíž se dá předpokládat, že se tyto stavby budou navzájem ovlivňovat. V práci je podrobně zpracována problematika aerodynamické a aeroelastické stability staršího ocelového komína s využitím programu ANSYS CFX. Zejména jevy odtrhávání vírů v rezonanci s vlastní frekvencí kmitu konstrukce. Zhodnocení stavby obsahuje posouzení pevnosti a výchylek konstrukce. Výpočty jsou zpracovány v souladu s platnými normativy ČSN EN.
|
|
| |
|
|
A computationally efficient and accurate numerical representation of thermodynamic properties of steam condensing steam flow in steam turbines
Hrubý, Jan
Mathematical modeling of the non-equilibrium condensing transonic steam flow in the complex 3D geometry of a steam turbine is a demanding problem both concerning the physical concepts and the required computational power. Available accurate formulations of steam properties IAPWS-95 and IAPWS-IF97 require much computation time. For this reason, the modelers often accept the unrealistic ideal-gas behavior. Here we present a computation scheme based on a piecewise, thermodynamically consistent representation of the IAPWS-95 formulation. Density and internal energy are chosen as independent variables to avoid variable transformations and iterations. On the contrary to the previous Tabular Taylor Series Expansion Method, the pressure and temperature are continuous functions of the independent variables, which is a desirable property for the solution of the differential equations of the mass, energy, and momentum conservation for both phases.
|
|
|
Modelling of water transport in the polymer electrolyte membrane of a fuel cell
Šimek, M. ; Němec, Tomáš ; Maršík, František
A brief review of recent literature on proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) modelling is presented and the governing equations of the transport processes in the proton exchange membrane are presented. Consequently, the model of water transport in the membrane electrode assembly of a fuel cell in commercial software FLUENT is investigated. The aim of this work is to test the possibilities of the PEMFC modelling using FLUENT. Special attention is given to the water management and the properties of the fuel cell membrane.of four binary mixtures, i.e. diethylether - nitrogen, propane - carbon dioxide, isobutane - carbon dioxide, and chlorodifluoromethane - carbon dioxide. The predictions of the classical nucleation theory show very good agreement with the measured nucleation rates.
|
host ::
RSS.