|
|
Distribution of the turbulent kinetic dissipation rate in an agitated vessel
Kysela, Bohuš ; Sulc, R. ; Konfršt, Jiří ; Chára, Zdeněk ; Fořt, I. ; Ditl, P.
The design of the agitated tanks depends on the proposed operating conditions and processes\nfor that they are used for. Namely dissipation rate of the turbulent kinetic energy is important\nparameter for the scale-up modelling. The dissipation rate is commonly determined as integral\nvalue based on power input of the impeller, but without information about distribution inside\nthe agitated volume. The cumulative distributions of the dissipation rate within an agitated\nvessel are estimated by evaluations of the CFD (Computational Fluid Dynamics) results,\nwhere the data was obtained from RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes equations) and\nLES (Large Eddy Simulations). The simulations were performed for an agitated vessel\nequipped with four baffles and stirred by a standard Rushton turbine (tank diameter 0.3 m,\nimpeller diameter 0.1 m, off-bottom clearance half of tank diameter, impeller speed 200 rpm).\nThe values of the dissipation rate from the LES calculations were approximated by computing\nthe SGS (Sub Grid Scale) dissipation rate.
|
|
|
Způsoby vyhodnocení simulací proudění v míchaných nádobách
Kysela, Bohuš ; Konfršt, Jiří ; Chára, Zdeněk ; Šulc, R.
Optimalizace proudění v míchaných nádobách (tj. zařízeních používaných zejména v chemickém, potravinářském a zpracovatelském průmyslu) je jednou z cest, jak intenzifikovat výrobní procesy. Ačkoli se v míchaných nádobách nejedná pouze o proces řízený samotným prouděním, ale také přestupem tepla, hmoty, chemickými pochody atp., tak způsob proudění spolu s celkovou disipací energie v míchaném objemu bývá většinou určujícím parametrem pro zvětšování měřítka míchaného zařízení z laboratorních rozměrů na provozní. A právě využití CFD (Computational Fluid Dynamics) by mělo být optimálním nástrojem pro návrh těchto zařízení. Nicméně nejčastěji využívané simulace založené na RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) modelech, stejně tak jako různými způsoby průměrované experimentální výsledky mají jistá omezení. Rozdíly mezi výsledky lze ukázat i na základě identifikace vírových struktur tvořených za Rushtonovým míchadlem. Pomocí λ2 kritéria jsou porovnávány výsledky získané z výpočtů s modelováním turbulence pomocí DES (Detached Eddy Simulation). Dále jsou také numerické simulace porovnány s experimentálními daty získanými z TR PIV (Time Resolved Particle Image Velocimetry) v oblasti míchadla.
|
|
|
Discharged stream from radial impeller, comparison of LDA and PIV measurements
Kysela, Bohuš ; Konfršt, Jiří ; Chára, Zdeněk ; Jašíková, D. ; Němcová, L. ; Kopecký, V.
Míchání je v procesní technice velice důležitá operace, která má za úkol vytvořit homogenní\nsměs, homogenní suspenzi, lépe rozdružit materiál v disperzích, atp. Míchaná nádoba je\naparát, kde má docházet k energeticky co nejpříznivějšímu míchání různých látek. V této\npráci se zaměřujeme na míchané nádoby s tzv. radiálním rychloběžným míchadlem.\nModelování velkých nádob na základě experimentů na malých nádobách je prováděno\npomocí podobnostních přepočtů. Základní parametry přepočtů lze analyzovat především na\nzákladě znalostí proudového pole v míchaném objemu, případně dalších veličin, jejichž\nvýsledky jsou stále předmětem ověřování a zpřesňování.\nV této práci jsme se zaměřili na měření rychlostního pole na výtoku z tzv. Rushtonova\nturbínového míchadla [1,2,3], kde vytékající proud z lopatek bývá popisován analogicky jako\ntok v zatopeném proudu [4]. Rychlostní profily byly měřeny pomocí dvousložkového LDA\nměření (radiální a tangenciální složka). Třetí (axiální) složka byla měřena následně po\npřestavění měřícího LDA systému. Získaná data časových záznamů byla podrobena další\nanalýze při vyhodnocování statistických veličin časově středních hodnot rychlostí a velikosti\nfluktuačních složek.
|
|
| |
|
| |
|
|
Statistická korekce denních srážkových úhrnů z klimatických modelů
Hnilica, Jan ; Chára, Zdeněk (vedoucí práce) ; Jan, Jan (oponent)
Odhad budoucích klimatických změn a zhodnocení jejich potenciálního dopadu představují jeden z klíčových úkolů současné vědy. Nezastupitelnou úlohu při predikci vývoje klimatu sehrávají regionální klimatické modely, které doplňují velkoprostorové globální simulace a umožňují vykreslit meteorologické jevy středních měřítek. Jejich prostorové rozlišení je ale příliš hrubé pro kvalitní predikci meteorologických veličin v lokálním měřítku, která je při posuzování dopadu klimatické změny nezbytná. Výstupy z regionálních modelů, zejména teploty a srážkové úhrny, jsou ve svých statistických ukazatelích odchýleny od měřených hodnot a před použitím v dopadových studiích jsou obvykle podrobovány statistické korekci chyb.
Korekce chyb je v oboru klimatologie aktuálně diskutovaným tématem a korekční metody prodělaly značný rozvoj od jednoduché aditivní metody až po sofistikovanější přístupy, jakým je např. kvantilové mapování. Bez ohledu na tento vývoj jsou však aktuálně užívané metody spojeny s řadou problémů, které vnáší nejistoty do navazujících studií.
Tato práce se soustředí na dva problematické aspekty spjaté s korekcemi denních srážkových úhrnů. Prvním problém spočívá v tom, že korekce jsou aplikovány na datové soubory s odlišnými statistickými vlastnostmi, než mají data, na kterých byly kalibrovány. V rámci práce jsou odvozeny a validovány metody vykazující vůči nestacionárním podmínkám zvýšenou odolnost. Druhým řešeným problémem je korekce prostorových vztahů mezi srážkovými záznamy z různých lokalit. Práce obsahuje odvození a validaci procedury, korigující kompletní závislostní (tj. korelační a kovarianční) vazby v mnohorozměrných srážkových datech.
|
|
|
Numerické simulace proudového pole vyvolaného pohybujícím se válcem
Kysela, Bohuš ; Chára, Zdeněk ; Konfršt, Jiří
Pohyb těles v proudovém poli je základní úlohou mechaniky tekutin, od kterého jsou odvozovány další jevy zásadně ovlivňující přenos hybnosti, tepla a hmoty využívaných při návrzích technických řešení napříč všemi obory od chemického, automobilového až po letecký průmysl. Naše úloha je mírně odlišná od standardních postupů, kdy je stojící těleso obtékáno proudem tekutiny. Ukazuje se, že např. při pohybu suspendovaných částic pohybem částic generované proudové pole a tzv. přidaná hmota mohou mít velký vliv na celkové chování proudící hrubozrnné suspenze a zejména při interakci jednotlivých částic se stěnou. Vliv pohybu částic či těles na proudění v tekutině včetně jejich zrychlování, zpomalování, nebo případná rotace jsou dlouhodobě předmětem zájmu, a jsou podrobně zkoumány u základních feometrií, jako jsou kulová a válcová tělesa, nebo hranoly.
|
|
|
Dynamika úplavu za válcem po jeho náhlém zastavení
Chára, Zdeněk ; Kysela, Bohuš
S pohybem částic v kapalném prostředí se můžeme setkat v řadě průmyslových aplikacích - v sedimentačních procesech, v hydraulické dopravě, v procesním inženýrství a v řadě dalších. Při výskytu částic v proudícím médiu mohou nastat případy, kdy částice je náhle uvedena z klidové polohy do pohybu, kdy se pohybuje různými rychlostmi či je náhle zastavena,[1-5]. Při náhlém zastavení však dochází také k setrvačnému pohybu úplavu za částicí a takto vznikající struktura může velmi výrazně ovlivnit následný pohyb částice. V tomto příspěvku je experimentálně studován vertikální pohyb válce dopadajícího kolmo na dno nádoby s následným pohybem úplavu za válcem. Vedle toho je zde také ukázáno chování úplavu při náhlém zastavení válce nade dnem nádoby.
|
|
|
Experimental investigation of coarse particle conveying in pipes
Vlasák, Pavel ; Chára, Zdeněk ; Konfršt, Jiří ; Krupička, Jan
The advanced knowledge of particle-water mixture flow behaviour is important for safe, reliable, and economical design and operation of the freight pipelines. The effect of the mixture velocity and concentration on the coarse particle – water mixtures flow behaviour was experimentally investigated on an experimental pipe loop of inner diameter D = 100 mm with horizontal, vertical, and inclined pipe sections. Narrow particle size distribution basalt pebbles were used as model of coarse-grained solid particles. The radiometric method was used to measure particle concentration distribution in pipe cross-section. Mixture flow behaviour and particles motion along the pipe invert were studied in a pipe viewing section. The study revealed that the coarse particlewater mixtures in the horizontal and inclined pipe sections were significantly stratified. The particles moved principally in a layer close to the pipe invert. However, for higher and moderate flow velocities the particles moved also in the central part of the pipe cross-section, and particle saltation was found to be dominant mode of particle conveying.
|
|
|
Flow of coarse-grained particles-water mixture in pipes
Vlasák, Pavel ; Chára, Zdeněk ; Konfršt, Jiří ; Krupička, Jan
The advanced knowledge of coarse-grained slurry flow behavior is important for safe, reliable, and economical design and operation of the pipeline transport. The effect of the mixture velocity, solid concentration, and pipe inclination on the coarse-grained particle – water mixtures flow behavior and pressure drop in the turbulent flow regime was experimentally studied in horizontal, vertical, and inclined pipe of inner diameter D = 100 mm. The respective experimental methods, including radiometric methods for particle concentration distribution in pipe cross-section, were used. Graded basalt gravel was used as a model of solid particles. Concentration distribution in the pipe cross-section and motion of particles along the horizontal pipe invert were also studied. The study revealed that the coarse-grained particle-water mixtures in the horizontal and inclined pipes were significantly stratified. The particles moved principally in a layer close to the pipe invert. However, for higher and moderate flow velocities particle saltation becomes dominant mode of particle conveying and particles moved also in the central and upper part of the pipe cross-section.
|
host ::
RSS.