|
|
Validation of Selected Software in Terms of Air Age Simulation
Kučírek, Pavel ; Šikula, Ondřej
The paper pertains to the assessment of indoor air quality in terms of its air age in a ventilated space. It involves a comparison of Computational Fluid Dynamics (hereinafter CFD) simulation software and their validation by an experiment carried out in a test chamber. A total of 14 cases were simulated and compared using the software: OpenFOAM, Blue CFD-AIR, DesignBuilder, and Ansys. The aim is to evaluate the accuracy and usability of the software by comparing selected computational domains and meshes. The results obtained show that the assessed software achieves satisfactory accuracy for air velocities and air ages. Models with simplified inlet geometry and half-domain offer the best balance between accuracy and computational effort.
|
|
|
Flow simulations approach for flocculation tanks
Idžakovičová, Kristýna ; Bílek, Vojtěch ; Haidl, Jan ; Isoz, M. ; Pivokonský, Martin
Flocculation in water treatment facilities plays a key role in the separation of colloidal inorganic and organic substances. Its optimization leads to a significant increase in its efficiency and savings of operational costs. However, it is currently based on trial-and-error experimental approaches. In this contribution, we focus on flow modeling in stirred flocculation tanks that would, after coupling with a calibrated model of particle aggregation, enable simulationbased flocculation optimization. Despite the abundance of literature on stirred tank modeling, there is no universal agreement on the methodology used to describe turbulence nor on the approach to the computational mesh creation. Consequently, there is no unified methodology for simulations and their validation. To address this, we present a best-practice methodology for economical, yet reliable flow simulations in the said device. This methodology includes the choice of the turbulence model, the approach to the design of a high quality mesh suitable for arbitrary geometries, and results evaluation. It is developed based on an extensive literature review, a multitude of flow simulations using several meshes of progressively higher quality and resolution, and various strategies to converge to steady-state flow conditions. The simulation quality indicators used here involve comparison with the experimental data on fluid velocity, stirrer power output, and flow rate through the impeller zone. Additionally, the resulting flow simulation models are compared using tracer transport simulations, hinting at their potential for coupling with particle aggregation models.
|
|
|
Flow simulations approach for flocculation tanks
Idžakovičová, Kristýna ; Bílek, V. ; Haidl, J. ; Isoz, Martin ; Pivokonský, M.
Flocculation in water treatment facilities plays a key role in the separation of colloidal inorganic and organic substances. Its optimization leads to a significant increase in its efficiency and savings of operational costs. However, it is currently based on trial-and-error experimental approaches. In this contribution, we focus on flow modeling in stirred flocculation tanks that would, after coupling with a calibrated model of particle aggregation, enable simulationbased flocculation optimization. Despite the abundance of literature on stirred tank modeling, there is no universal agreement on the methodology used to describe turbulence nor on the approach to the computational mesh creation. Consequently, there is no unified methodology for simulations and their validation. To address this, we present a best-practice methodology for economical, yet reliable flow simulations in the said device. This methodology includes the choice of the turbulence model, the approach to the design of a high quality mesh suitable for arbitrary geometries, and results evaluation. It is developed based on an extensive literature review, a multitude of flow simulations using several meshes of progressively higher quality and resolution, and various strategies to converge to steady-state flow conditions. The simulation quality indicators used here involve comparison with the experimental data on fluid velocity, stirrer power output, and flow rate through the impeller zone. Additionally, the resulting flow simulation models are compared using tracer transport simulations, hinting at their potential for coupling with particle aggregation models.
|
|
|
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.
|
|
|
2-D externí aerodynamika tělesa nestandardního tvaru
Mohyla, Daniel ; Gal, Pavel (oponent) ; Dohnal, Miloslav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na analýzu jevu proudění kapaliny kolem válcové tyče v 2-D prostoru za využití metodiky výpočtové dynamiky tekutin (CFD) s populárními modely turbulence k- SST and k- SSTSAS. První část této práce je úvodem do problematiky o obtékání těles proudem kapaliny a uvedení pojmu CFD. V této části jsou popsané jevy jako odtržení mezní vrstvy od tělesa, modelování turbulence a popis různých modelů turbulence. Druhá část pojednává o nastavení výpočetní domény simulace uvnitř open source softwaru OpenFOAM a získaných výsledcích z domény. Poslední část se věnuje diskuzi o dosažených výsledcích a jsou porovnána s experimentem.
|
|
|
Parametrický generátor výpočetní sítě trubkového svazku výměníku tepla pro OpenFOAM
Petrů, Martin ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Turek, Vojtěch (vedoucí práce)
Tato diplomová práce pojednává o základech výpočetní dynamiky tekutin (CFD), důvodech jeho použití a související nutnosti vytvářet výpočetní sítě. Další část práce se zaměřuje na vyhodnocování kvality výpočetních sítí a stručně na výpočetní metody CFD. Jsou také srovnány dostupné síťové generátory a poskytnut přehled o možnostech tvorby sítí. Dále jsou uvedeny základní informace o softwaru OpenFOAM a jeho možnostech, zejména tvorby sítě pomocí aplikace blockMesh. Následující část práce je věnována popisu vyvinuté aplikace a jejím funkcím pro generování kvalitní výpočetní sítě trubkového svazku výměníku tepla pro software OpenFOAM. V závěru je simulací ustáleného proudění ověřena správnost vytvořené sítě a její dostatečná kvalita.
|
|
|
Předběžná aerodynamická analýza konceptu dálkově řízeného modelu s proudovým pohonem
Novák, Ondřej ; Zikmund, Pavel (oponent) ; Popela, Robert (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá aerodynamickou analýzou bezpilotního letounu a následnými úpravami křídla, jeho polohy a přechodu křídlo-trup. Důraz je kladen na charakter odtržení proudění, jeho interakci s dalšími strukturami proudění a jeho vliv na aerodynamické vlastnosti letounu. Cílem úprav je zajištění dostatečné stability a řiditelnosti letounu při nízkých i vysokých úhlech náběhu. V práci byly využity panelové metody a CFD. V případě nepřesností CFD výpočtu byly také připraveny dvě záložní varianty úprav křídla.
|
|
|
Optimalizace zadního křídla závodního vozu
Feldová, Petra ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na optimalizaci zadního přítlačného křídla sportovního vozu s využitím open-source softwarů. Práce je věnována optimalizaci 2D profilu zadního křídla vozu. Jako prostředí pro optimalizaci byl zvolen programovací jazyk Python a jako optimalizační funkce algoritmus diferenciální evoluce. Tento algoritmus je dále propojen se softwarem Xfoil, který počítá aerodynamické charakteristiky. Jako parametr posuzující aerodynamickou účinnost byl zvolen poměr vztlakového a odporového koeficientu (C_L/C_D). Druhá část práce se zabývá CFD výpočtem proudění kolem celého vozu a je provedena v open-source softwaru OpenFOAM. Optimalizací profilu křídla bylo dosaženo přibližně 7.9 % zlepšení parametru C_L/C_D, při zachování stability křídla. Přínosem této práce je možnost využití open-source softwarů pro optimalizaci i CFD analýzu, což může do budoucna ušetřit firmám náklady spojené s nákupem licencí komerčních softwarů.
|
|
| |
|
|
Modelování vtokových vírů
Galuška, Jiří ; Kozák, Jiří (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
V diplomové práci jsou shrnuty základní pravidla návrhu čerpacích jímek. Dále byly rozebrány matematické modely vírů a metody k jejich určování a vizualizaci. Následně se autor zaměřil na numerické modelování pomocí CFD metod. Jsou zde rozebrány základní poznatky o jednofázovém a dvoufázovém modelování pomocí metody Volume of Fluid s aplikací na hladinové víry v programu OpenFOAM a ANSYS Fluent. Dále se autor v práci zaměřuje na rešerši vhodných turbulentních modelů a porovnání jejich výsledků na jednoduchém verifikačním příkladu. V práci byla úspěšně verifikována jednofázová metoda na určování délky vzduchového jádra hladinového víru. Na stejném příkladu byla verifikována i dvoufázová simulace v programu OpenFOAM a ANSYS Fluent. Výsledky obou řešičů a metod byly mezi sebou porovnány. Dosažené poznatky byly použity k návrhu experimentální nádrže s geometrii podobnou průmyslovým čerpacím jímkám. Byla vytvořena mapa výskytů hladinových vírů pro různé provozní body. Jeden provozní bod s výskytem vírů byl přepočítán jednofázovou a dvoufázovou metodou. Bylo dosaženo pouze částečné shody experimentu s numerickým modelem.
|
host ::
RSS.