|
|
Kvalitativní řešení interakce smykové vrstvy se syntetizovaným proudem.
Falta, Jiří ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Popelka, Lukáš (oponent) ; Uruba, Václav (oponent)
This thesis investigates possibilities of suppressing the boundary layer separation which is made by controling boundary layer stability. Orr-Sommerfeld equation is numerically solved for this purpose and its solution was tested on Blasius boundery layer which stability is described in many specialized publications. Transition to turbulence is found out by eN method. Single-variable description of velocity pro les on own surface, which is based on the aproximative properties of Falkner-Skan equation, was used. Process of transition on the aerofoil NACA 63-418 was solved as an example of using proposed computational programs.
|
|
|
Self-excited oscillations of elastic tubes induced by fluid-structure interactin
Štembera, Vítězslav ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Okrouhlík, Miloslav (oponent) ; Žitný, Rudolf (oponent)
Samobuzené oscilace elastických trubic indukované interakcí mezi tekutinou a stěnou V práci je zkoumán jev samobuzených oscilací elastických trubic indukovaný interakcí mezi tekutinou a stěnou. Práce je motivována kolapsem a jevem samobuzených oscilací cévních stěn, pozorovaným v lidském těle. Pro popis stěny trubice je použita smíšená formulace konečných prvků. Model stěny je pros- torově třídimenzionální, zahrnující velké deformace a popisující stěnu jako nelineární hyperela- stický materiál. Jsou implementovány tři materiálové modely : Neo-Hookeův model, isotropní Gentův model a anisotropní Gentův model. Poslední dva zmíněné modely obsahují jev tzv. omezené roztažnosti vláken, vyskytující se v reálných cévách. Anisotropní verze Gentova mod- elu umožňuje popsat dvě nezávislá vinutí kolagenních vláken ve stěně trubice. Pro časovou inte- graci je použita Hilber-Hughes-Taylorova metoda. Tekutina je považována za Newtonovskou, modelovanou pomocí metody umělé stlačitelnosti. Model proudění tekutiny je založen na prostorově jednodimenzionálním přiblížení a používá metodu přímek. Oba typy řešičů jsou testovány pomocí příkladů s analytickým řešením. Řešiče pro tekutinu a stěnu jsou tzv....
|
|
|
Termodynamická analýza procesů v polymerní elektrolytické membráně palivového článku
Pavelka, Michal ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Málek, Josef (oponent)
Termodynamická analýza procesů v polymerní elektrolytické membráně palivového článku Michal Pavelka April 12, 2012 Abstract Vodíkové palivové články1 se mohou stát klíčovou technologií 21. století, a proto je důležité umět popsat jejich chování. V této práci se zaměřujeme na vodíkové palivové články s polymerní elektrolytickou membránou. Pro membránu využíváme již existující model2 . Model zasazujeme do teorie směsí, kterou budujeme podobně jako se děje v klasické učebnici od Mazura a de Groota3 a kterou doplňujeme o tak zvané vniřní potenciální energie. Vnitřní potenciální energie nám pak umožňují popsat makroskopické důsledky vnitřních sil mezi vodou a polymerem v membráně a zahrnout tak do modelu membrány vliv gra- dientu povrchového napětí vody v membráně. Model řešíme numericky v 1D aproximaci. Následně určujeme vliv membrány a jednotlivých procesů v ní na účinnost palivového článku. 1 viz. například Larminie, J. and A. Dicks. Fuel Cell Systems Explained. 2nd edition. John Wiley & Sons Ltd., 2003. ISBN 0-470-84857-X. 2 Weber, A. Z. and J. Newman. Transport in Polymer-Electrolyte Membranes I, II, III. J. Electrochem. Soc., 150 (7), A1008-A1015, 2003; 151 (2), A1311-A1325, 2004.; 151 (2), A1326-A1339, 2004 3...
|
|
|
Interaction of a Fluid Flow with an Elastic Body
Mádlík, Martin ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Kozel, Karel (oponent) ; Rajagopal, K.R. (oponent)
Tato práce studuje interakci nestlačitelné tekutiny a nestlačitelného elastického materiálu v takzvané ALE formulaci. Po počátečním přehledu základních principů mechaniky kontinua v pohyblivých oblastech je definován model interakce pevné látky a tekutiny. Práce se dále zabývá popisem implementované numerické metody založené na metodě konečných prvků ve třech prostorových dimenzích. Vlastnosti metody jsou doloženy řadou numerických experimentů. Nejjednoduší přístup, který spočívá v rozdělení problému na tekutinu a pevnou část a převedení interakce mezi nimi na vnější okrajovou podmínku, je nahrazen monolitickou formulací s jediným kontinuem. Interakce je tudíž převedena na vnitřní hraniční podmínku, která nevyžaduje žádnou speciální techniku. Představovaná metoda umožňuje modelovat velké deformace pevného nestlačitelného Neo-Hookeanova materiálu, proudění nestlačitelné tekutiny modelované mocninným modelem a vzájemnou interakci těchto materiálů. Originální nelineární problém je řešen Newtonovou metodou a prímý linerání řešič je používán pro řešení vzniklé lineární soustavy. Vzhledem k náročnosti výpočtů, využívá numerická implementace ke snížení nároků na výpočetní čas paralelních programových technik.
|
|
|
Identifikace reologických vlastností meziobratlové ploténky in vitro metodou volných oscilací
Zemanová, Petra ; Otáhal, Stanislav (vedoucí práce) ; Šorfová, Monika (oponent) ; Maršík, František (oponent)
Identifikace reologických vlastností meziobratlové ploténky in vitro metodou volných oscilací Tato disertační práce prezentuje originální měřící metodu a její výsledky zacílené na identifikaci charakteru viskoelastických sil jednotlivých složek pohybu meziobratlové ploténky a jejich vzájemné interakce. Metoda je založena na identifikaci pohybu volně pohybujícího se objektu, přičemž centrum pohybu tvoří meziobratlová ploténka. K vyvolání pohybu slouží mechanické buzení v konkrétním směru. Výzkum byl prováděn na meziobratlových ploténkách ovce a prasate domácího (ovis domestica, sus scrofa). Pohyb byl vyvolán pouze v rozmezí fyziologických hodnot a za použití maximálně čerstvého, konzervanty neovlivněného vzorku. Výsledkem je vývoj metodiky samotné, matematicky přesné stanovení viskoelastických parametrů meziobratlové ploténky jako celku a originální popis nelinearity tuhosti meziobratlové ploténky. Metoda by mohla poskytnout data potřebná pro vývoj náhrad meziobratlových plotének. Klíčová slova: meziobratlová ploténka, páteřní disk, volné oscilace, viskoelasticita, tuhost, ploténkové náhrady
|
|
|
Identifikace změn mechanických vlastností axiálního systému člověka v důsledku zátěžového a relaxačního režimu
Van der Kamp Kloučková, Kateřina ; Jelen, Karel (vedoucí práce) ; Maršík, František (oponent) ; Rosina, Jozef (oponent)
SOUHRN Problém: V současné době je věnována velká pozornost bezpečnosti řízení a možnosti registrace únavy řidičů automobilu. Jízda v automobilu je monotónní statická a vibrační zátěž, která po nějaké době vyvolává změny v axiálním systému, dyskomfort a únavu. Hypotéza: Prostřednictvím metodiky TVS je možné prokázat změnu mechanických vlastností axiálního systému. Použitím metody TVS před a po různém typu zátěže nebo před a po relaxaci je možné detekovat změny viskoelastických vlastností axiálního systému na základě změny přenosu vlnění axiálním systémem. Metodu TVS je možné využít i u těhotných subjektů. Cíl: Ověřit využitelnost metodiky TVS pro registraci změn viskoelastických charakteristik axiálního systému. Metoda: Metodou detekce byla TVS (transfer vibration through spine). Ta spočívá v aplikaci buzení γ pulzy o pološířce 5ms a posléze harmonického buzení plynule se měnícího od 5 Hz do 160 Hz na obratle C7 a L5. Toto vlnění se přenáší podél axiálního systému a akcelerometrickými snímači je snímáno zrychlení všech trnových výběžků obratlů, kterými se vlnění šíří mezi C7 až S1. Na základě naměřených dat (vstupního buzení a jeho snímané odezvy na trnových výběžcích obratlů) lze vyhodnotit změnu celkových viskoelastických parametrů páteře před a po monotónním nebo jiném zatížení páteře nebo před a po...
|
|
|
Biomechanická problematika tenkostěnných žil mozku
Hemza, Jan ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Otáhal, Jakub (oponent) ; Vašků, Anna (oponent)
Biomechanické parametry a geometrie přemosťujících žíly mozku byly studovány jak empiricky tak i teoreticky. Ke studiu histologicko-anatomickému byl použit světelný mikroskop Nikon s digitálním skenerem obrázků a ke zjištění biomechanických vlastností byl využit systém MTS 585.2 Mini Bionix. Geometrické studie přemosťujících byla zjištěna pomocí magnetické rezonance Siemens Magnetom Symphony 1,5T a stereomikroskopu Nikon SMZ 1500 s digitálním fotoaparátem Nikon Coolpix E995 se softwarem Lucia Net. Vedle stanovení Youngova modulu a specifického prodloužení byly zjištěny i mezní hodnoty destrukčních sil a meze průtažnosti. Ze zjištěné geometrie mozkového venozního systému byla vypočtena jeho rezervní kapacita a provedeno porovnání dle pohlaví. Provedená analýza biomechanických vlastností přemosťujících žil vede k následujícím závěrům: Existence dvojího typu žilního systému mozku - žíly s tenkými stěnami mají až o řád menší elastický modul než žily se silnými stěnami Vysoká náchylnost žil s tenkými stěnami ke kolapsu Existence trvalých vibrací žilních stěn i za fyziologických podmínek Biomechanické parametry přemosťujících žil: Youngův modul E = 0,41139 .10 6 Pa, mez pevnosti 23,4282 .10 6 Pa, specifické prodloužení Δl /l0 = 0,2556. 10 -3 . Splavy mají vysokou tuhost a malou pružnost materiálu....
|
|
|
Matematická modelace osteodegenerativního procesu segmentu krční páteře
Barsa, Pavel ; Maršík, František (vedoucí práce) ; Otáhal, Stanislav (oponent) ; Hemza, Jan (oponent)
Pavel Barsa-Matematická modelace osteodegenerativního procesu segmentu krční páteře 7 RESUMÉ Cíl: Následující studie simuluje různé typy mechanické zátěže krčního obratle a chce ověřit, zda se mechanické napětí a deformace kumulují v oblastech predilekční tvorby osteofytů při rizikovém typu mechanické zátěže. Cílem je vytvořit takový teoretický model, který by vysvětlil klinická sledování ve smyslu výskytu predilekční lokalizace procesu kostní remodelace v krčním obratli. Metodika: Podle anatomického preparátu čtvrtého krčního obratle byl za použití vysoce přesného měřícíhosystému ATOS II, který pracuje na principu optické triangulace vytvořen virtuální 3D model. Jeho povrch následně počítačový systém ANSYS zpracoval na povrchovou polygonální síť a objem rozdělil na konečné prvky. Na modelu byla provedena napěťově deformační analýza metodou konečných prvků. Analýza definovala rozložení mechanických napětí a deformací v obratli za neutrálního postavení, ve kyfotickém postavení páteře a v hyperlordóze. Zátěž ve středním anatomickém postavení charakterizovala distribuce 80% přenášené síly na přední sloupec obratle a 10% na každou artikulační plochu zadních elementů. Hyperlordóza byla popsána 90% zatížením koncové lišty obratlového těla a 5% každého kloubního výběžku, zatímco hyperkyfózu definovalo poměrně...
|
|
|
Biomechanické aspekty dynamiky intrakraniálního tlaku při kraniocerebrálním poranění.
Mayer, Martin ; Jelen, Karel (vedoucí práce) ; Maršík, František (oponent) ; Pokorný, Jan (oponent)
Název práce: Biomechanické aspekty dynamiky intrakraniálního tlaku při kraniocerebrálním poranění Autor: Ing. Martin Mayer e-mail: mayercz@seznam.cz Katedra: Katedra Anatomie a Biomechaniky Školitel: doc. PaedDr. Karel Jelen, CSc. Dizertační práce "Biomechanické aspekty dynamiky intrakraniálního tlaku při kraniocerebrálním poranění" pojednává o problematice dynamiky intrakraniálního tlaku, zejména v souvislosti se zevními mechanickými vlivy na pacienta. Těžké poranění hlavy je hlavní příčinou úmrtí u pacientů do 35 let. Přes stále se zlepšující lékařskou a ošetřovatelskou péči, pouze jedna třetina pacientů se vrací do života schopna žít samostatně v dlouhodobém časovém horizontu. Dvě třetiny pacientů zůstávají těžce postiženi nebo zemřou. Celoživotní náklady na pacienta, který zůstává invalidní, se odhadují na čtyři miliony dolarů. Významným projevem kraniocerebrálních poranění jsou sekundární mozkové léze, které nacházejí mimo jiné výraz i ve vzestupu nitrolebního tlaku (ICP) a které mohou dále excerbovat vlivem intracerebrálních nebo extracerebrálních příčin. Proto je cílem léčby minimalizace sekundárních poranění, v ideálním případě na úroveň léze primární. Realizace tohoto požadavku, o kterém můžeme říci, že je conditio sine qua non, vede však někdy k situacím, které mají negativní dopad na průběh léčby...
|
|
|
Numerical modelling of unstable fluid flow past heated bodies
Pech, Jan ; Maršík, František (vedoucí práce)
Název práce: Numerické modelování nestabilit při obtékání zahřívaných těles Autor: Jan Pech Katedra: Matematický ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. Ing. František Maršík, DrSc., Matematický ústav UK Abstrakt: Práce přináší nové výsledky z oboru numerických výpočtů proudění ovlivněného změnami teploty. Navržený výpočetní algoritmus zohledňuje proměn- né koeficienty v diferenciálních operátorech systému nestlačitelných Navier-Stokes- ových rovnic s rovnicí teploty. Prostorová diskretizace problému cílí na uplatnění metod vysokého řádu, metody spektrálních elementů. Jevy spojené s aproximace- mi vysokého řádu jsou diskutovány na řadě příkladů a srovnání s více rozšířenými metodami nižšího řádu. Výsledků bylo dosaženo pro 2 tekutiny s odlišnou teplotní odezvou, vzduch a vodu. Sledovaným parametrem proudění je zejména frekvence odtrhávání vírů, Strouhalovo číslo, v závislosti na teplotě a rychlosti proudění. Vypočtené hodnoty byly porovnány s výsledky experimentů a vykazují dobrou shodu. Numerická analýza závislosti úhlu odtržení proudu při obtékání rotačního válce na teplotě, může dát nový podnět k ověření přesnosti a spolehlivosti vypra- cované metody. Klíčová...
|
host ::
RSS.