|
|
Výpočtová simulace interakce rotoru se statorem Francisovy turbíny
Machoň, Matěj ; Skoták, Aleš (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovou simulací interakce rotoru se statorem (RSI) Francisovy turbíny. V daném provozním bodě stroje jsou v různých tlakových odběrech vyhodnocovány amplitudy tlakového pole odpovídající frekvenci interakce rotoru se statorem a jsou porovnávány s dostupnými experimentálními daty. Dále je zkoumán vliv na výsledky při různých zjednodušeních simulace za účelem snížení výpočetních nároků, například nástroje Transient Blade Row Modelling. Na závěr je provedena modální analýza oběžného kola s využitím akustických elementů modelujících přítomnost tekutiny za účelem zjištění vlastních frekvencí a vlastních tvarů oběžného kola pod vodou s cílem určit, zda-li se oběžné kolo mohlo v tomto provozním bodě nacházet v rezonančním satvu.
|
|
|
Použití fluidně-strukturní interakce u kmitajících lidských hlasivek
Meisner, Patrik ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce spadá do oboru biomechaniky fonace. Jejím cílem je nastavit fluidně-strukturní interakci hlasivek s proudícím vzduchem pro fyziologické hodnoty tlaku vycházející zapliv tak, aby bylo možné pozorovat samobuzené kmitání hlasivek s charakteristickým rysem převracení čela hlasivky z konvergentního do divergentního tvaru. V teoretické části je zpracována anatomie vokálního traktu, fyziologie fonace a rešerše výpočtového modelování, experimentů a pozorovacích metod. V praktické části je rozebrán postup nastavení výpočtového modelování pomocí metody konečných prvků. Mimo interakci tekutiny a struktury je také popsáno zařazení akustického modelu. V části výsledků jsou postupně vyhodnocovány a porovnávány hodnoty posuvů pro strukturu a hodnoty tlaků, rychlostí, průtoku pro fluidní část, přidáno je také zhodnocení akustického modelu.
|
|
|
Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou
Šedivý, Dominik ; Drábková, Sylva (oponent) ; Šidlof,, Petr (oponent) ; Fialová, Simona (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá interakcí nenewtonské kapaliny s pružnou stěnou. K této interakci dochází nepřetržitě v každém lidském těle, protože krev je nenewtonská kapalina a cévy obecně patří do kategorie pružných materiálů. Primárním cílem práce bylo stanovit vliv použití nenewtonské kapaliny místo newtonské na charakter proudění krve. V rámci této práce byl kladen důraz na oblast největších rychlostí a deformací. Touto oblastí je aorta. Praktická část práce se dělí na dva celky. Prvním oddílem jsou experimentální měření a ve druhé části jsou provedeny výpočtové simulace. K experimentálnímu měření byla navržena a sestrojena měřící trať. Měření byla provedena s newtonskou i nenewtonskou kapalinou a to pro dva typy potrubí. Jedno bylo nedeformující se v závislosti na tlaku (skleněné) a druhé v závislosti na velikosti tlaku v kapalině měnilo svůj průřez (silikonové). Hlavním výstupem měření byly rychlostní profily (získány pomocí PIV), velikosti deformací poddajné trubice a tlakové průběhy na okrajích studované oblasti. Data z experimentu rovněž sloužila jako vstupní podmínky pro simulace, které byly provedeny v software od firmy ANSYS. Pro numerické řešení proudění v tuhém potrubí se použilo výpočtových simulací proudění a v případě poddajného potrubí bylo potřeba celou problematiku řešit jako interakci tělesa s kapalinou. Toho se docílilo pomocí svázání strukturálního a CFD řešiče. Pomocí simulací byly stanoveny veličiny, které by bylo velmi obtížné získat experimentálně. Na základě výsledků byl vytvořený jednoduchý matematický model dané problematiky.
|
|
|
Výpočtová simulace interakce rotoru se statorem Francisovy turbíny
Machoň, Matěj ; Skoták, Aleš (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovou simulací interakce rotoru se statorem (RSI) Francisovy turbíny. V daném provozním bodě stroje jsou v různých tlakových odběrech vyhodnocovány amplitudy tlakového pole odpovídající frekvenci interakce rotoru se statorem a jsou porovnávány s dostupnými experimentálními daty. Dále je zkoumán vliv na výsledky při různých zjednodušeních simulace za účelem snížení výpočetních nároků, například nástroje Transient Blade Row Modelling. Na závěr je provedena modální analýza oběžného kola s využitím akustických elementů modelujících přítomnost tekutiny za účelem zjištění vlastních frekvencí a vlastních tvarů oběžného kola pod vodou s cílem určit, zda-li se oběžné kolo mohlo v tomto provozním bodě nacházet v rezonančním satvu.
|
|
|
Modelování proudění krve v geometrii aneuryzma
Zábojníková, Tereza ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Feistauer, Miloslav (oponent)
Cílem této práce bylo nalézt stabilní schéma, které by řešilo Stokesův problém tekutiny, ve které je ponořená elastická pevná látka. Narozdíl od většiny schémat řešících interakci pevné látky s tekutinou, naše schéma nevyžaduje, aby na sebe sítě pevné látky a tekutiny navazovaly. Omezili jsme se na dvoudimenzionální oblast pro tekutinu, ve které je ponořena jednodimenzionální elastická pevná látka. Pro popis interakce jsme použili metodu vnořené hranice (Immersed boundary method). Na začátku jsme považovali pevnou látku za nehmotnou. Upravili jsme již existující schéma řešící takovýto problém tak, aby bylo nepodmíněně stabilní, což jsme matematicky dokázali a numericky otestovali. Poté jsme navrhli modifikaci schématu tak, aby pevná látka již měla nejakou hmotnost, a též dokázali jeho nepodmíněnou stabilitu. Navržená schémata jsme implementovali v programu Freefem++ a otestovali jejich chování na geometrii podobné aneurysma. Vyzkoušeli jsme také chování navržených schémat v případě, kdy se rostoucí aneurysma dotkne překážky, například kosti (s no-slip podmínkou na okraji). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Fluid-structure interaction of compressible flow
Hasnedlová, Jaroslava ; Feistauer, Miloslav (vedoucí práce) ; Křížek, Michal (oponent) ; Kozel, Karel (oponent) ; Rannacher, Rolf (oponent)
Název práce: Interakce stlačitelného proudění a struktur Autor: RNDr. Jaroslava Hasnedlová Katedra: Katedra numerické matematiky, Institute of Applied Mathematics Vedoucí práce: Prof. RNDr. Miloslav Feistauer, DrSc., Dr. h. c., Prof. Dr. Dr. h. c. Rolf Rannacher e-mail vedoucího: feist@karlin.mff.cuni.cz, rannacher@iwr.uni-heidelberg.de Abstrakt: Předkládaná práce je rozdělena do dvou částí. První část se zabývá teorií nespojité Galerkinovy metody konečných prvků (DGFEM) pro časoprostorovou diskretizaci nestacionárního problému konvekce-difuze s nelinearní konvekcí a linearní difuzí. DGFEM je aplikována odděleně v čase a prostoru s užitím obecně rozdílných sítí na různých časových úrovních a polynomů obecně rozdílných řádů p a q pro pros- torovou a časovou diskretizaci. Hlavním zájmem této části je důkaz odhadu chyby metody v L2 (L2 )-normě a v DG-normě. Druhá část práce pojednává o problému in- terakce stlačitelného vazkého proudění s elastickým tělesem. Časová závislost oblasti vyplněné tekutinou je brána v potaz pomocí ALE metody a stlačitelné Navierovy- Stokesovy rovnice jsou formulovány v ALE tvaru. Deformace elastického tělesa způsobená aerodymickými silami je popsána pomocí dynamických rovnic...
|
|
|
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
Havlásek, Michal ; Malenovský, Eduard (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with two cases of fluid-structure interaction (FSI). The concern of the first part is to investigate the mutual interaction between the rotor of rotating machinery and fluid within the annular seals. The effect of the annular seals on the dynamic behaviour of the whole machine is described by the rotordynamic coefficients. The current models for the determination of the rotordynamic coefficients of the annular seal use many simplifications. This thesis presents five different analyses of rotordynamic coefficients of the plain annular seal of the oxidizer pump. Each of those five analyses uses a different level of simplification. The most simple analysis models only the volume of fluid within the annular seal. And the most sophisticated analysis models fluid flow within the entire pump with the eccentric rotor. The second part of this thesis defines a new method for the solution of interaction between the fluid and flexible body. This method is based on the solution of the inverse vibration problem. The direct vibration problem, which is as well known as the eigenvalue problem, uses the mass, damping and stiffness matrices, which are collectively called ''the structural matrices'', and determines in the most general case the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problem is used for the definition of the structural matrices based on the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problems can be divided into two types. If all eigenvalues and eigenvectors are known, then it is called the full problem. On contrary, if at least one mode of vibration is unknown, then it is called the partial problem. Five algorithms for the solution of the inverse vibration problem are defined in this thesis. However, two of these five algorithms are versatile, each one for one type of inverse vibration problem. The algorithm for the solution of the full problems was presented in 1979 by Otakar Daněk. The algorithms for the solution of the partial problem, which are presented in this thesis, are the very first algorithms for the solution of this type of inverse vibration problem. And the versatile algorithm for partial problems is called the algorithm for the partial problems with the selection of additional eigenvalues. The application of these two algorithms for the solution of the inverse vibration problem for the full problems and the partial problems are demonstrated on the solution of two cases of interaction between the fluid and flexible body.
|
|
|
Hydroelastic Response of Hydrofoil Under Cavitation Conditions
Čupr, Pavel ; Koňas, Petr (oponent) ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with experimental and numerical research of fluid added effects which act on a hydrofoil. The dynamic response of the hydrofoil was investigated for two types of excitation: Firstly, excitation by the von Kármán vortex shedding and the separation of boundary layer. Secondly, excitation with the use of external mechanical exciter mounted to the hydrofoil. Experimental investigation of hydrofoil dynamic response was carried out in both the non-cavitating and the cavitating flow. The obtained results were used for verification of fluid added effects calculated with the use of numerical modelling.
|
|
|
Použití fluidně-strukturní interakce u kmitajících lidských hlasivek
Meisner, Patrik ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce spadá do oboru biomechaniky fonace. Jejím cílem je nastavit fluidně-strukturní interakci hlasivek s proudícím vzduchem pro fyziologické hodnoty tlaku vycházející zapliv tak, aby bylo možné pozorovat samobuzené kmitání hlasivek s charakteristickým rysem převracení čela hlasivky z konvergentního do divergentního tvaru. V teoretické části je zpracována anatomie vokálního traktu, fyziologie fonace a rešerše výpočtového modelování, experimentů a pozorovacích metod. V praktické části je rozebrán postup nastavení výpočtového modelování pomocí metody konečných prvků. Mimo interakci tekutiny a struktury je také popsáno zařazení akustického modelu. V části výsledků jsou postupně vyhodnocovány a porovnávány hodnoty posuvů pro strukturu a hodnoty tlaků, rychlostí, průtoku pro fluidní část, přidáno je také zhodnocení akustického modelu.
|
|
|
Comparison of possible formulations of fluid-structure interactions with application in biomechanics.
Kubáč, Vojtěch ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Tůma, Karel (oponent)
V práci se zabýváme mechanickými interakcemi mezi deformující se elastickou lát- kou a proudící tekutinou, to se nazývá Fluid-Structure Interaction (FSI). Tekutinu uvažujeme Newtonovskou, nestlačitelnou a homogenní. FSI má mnoho aplikací v bio- mechanice, cílem naší práce je co nejvíce se přiblížit modelování těchto reálných procesů. Mezi ně patří hemodynamika, kde krev intereaguje s tepnou nebo srdeční chlopní, nebo interakce vzduchu s plícemi či hlasivkami. Předvedeme dva monolitické přístupy, Ar- bitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) a plně Eulerovský. Pro ALE metodu budeme dále rozlišovat Total ALE a Updated ALE. Implementace těchto metod ve FEniCSu jsou potom porovnávány na FSI Turek&Hron benachmarku za použití různých schémat pro časovou integraci a různých délek kroku, stejně tak pro různé hustoty sítě. Pro časovou integraci využíváme PETSc TS adaptivní časový krokovač. V poslední kapitole jsou ukázány 3D experimenty. 1
|
host ::
RSS.