|
|
Comparison of Pulsating Flow of Newtonian and non-Newtonian Fluid in Complex Geometry
Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
This master's thesis deals with pulsating flow of Newtonian and non-Newtonian fluid. Theoretical part represents necessary theoretical knowledge for pulsating flow and understanding of non-Newtonian behaviour. Furthermore the thesis focus is directed on numerical simulation of pulsating flow in straight, ideally rigid tube and in patient-specific model of human artery, more precisely in carotid. Two methods are used: numerical solution based on finite volume method (FVM) and also analytical solution using Bessel functions by Womersley. Results are validated against experimental measurements of velocity profiles by particle image velocity method (PIV). The agreement between numerical and experimental data with consideration of PIV inaccuracy was was very good from both point of views - qualitative and quantitative. Numerical solution also compare influence of turbulence and non-Newtonian behaviour towards base (laminar flow, Newtonian fluid). Developed methodology is then applied on patient-specific model of carotid, which was renovated from computed tomography. Measurements in vivo in human arteries is very expensive and often invasive. Because of that measurement outputs are limited, most of the time on pressure and flow. Computational fluid dynamics (CFD) is non-invasive and outputs are through whole domain. Due to these advantages CFD significantly contributes to understanding of hemodynamics influence in cardiovascular diseases.
|
|
|
Cavitation in microfluidics
Holub, Martin ; Kozák, Jiří (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Mikrofluidice byla v posledních letech věnována intenzivní pozornost výzkumnými týmy takřka po celém světě. Její možné aplikace jsou velmi početné, zejména pak v oblasti zdravotnictví, ukládání energie do baterií nebo chlazení vysoce výkonných počítačů. Bakalářská práce „Kavitace v mikrofluidice“ se zabývá kavitací na mikro-měřítku. Nedávný výzkum ukazuje, že mnohé charakteristiky kavitujícího proudění na takto malých rozměrech se podstatně liší oproti charakteristikám pozorovaným na konvenčních makro-rozměrech. Toto podtrhuje relevantnost této práce. Lepší pochopení tohoto jevu může být využito například k řešení jednoho ze značných úskalí mikrofluidiky a to sice mísení tekutin, nebo dále také k jejich pumpování. Mezi další možné aplikace se řadí mechanické namáhání a rozklad mikroorganismů a buněk, katalýza chemických reakcí a cílená doprava léčiv. První část této práce je věnována postupně základům z oblasti mechaniky tekutin a chemie kavitace. Tato část je následována stručným přehledem aplikací kavitace a to jak na měřítkách tradičních, tak na měřítkách v řádech mikrometrů. Poté je uveden popis numerického řešení kavitujícího proudění spolu s analýzou a ověřením získaných výsledků. Mezi výsledky je například popis rozložení fází, informace o tom, kde dochází k recirkulaci a také přehled vlivu změny kavitačního čísla na tvar a charakteristiky proudění. V závěrečné části práce je pak na základě získaných znalostí navržen experiment, který umožní dále studovat tuto problematiku a poslouží také k vyhodnocení vhodnosti laminárního modelu. Tato bakalářská práce slouží jako základní kámen pro další výzkum v této oblasti plánovaný na Vysokém učením technickém v Brně, a z tohoto důvodu jsou v textu uvedena doporučení pro další práci.
|
|
|
Drug transport using microbubbles
Piňos, Ondřej ; Tancjurová, Jana (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
This bachelor thesis deals with the research in field of medical usage of microbubbles, specially focused on ultrasound iniciated cavitation of microbubbles filled with drugs. Thesis includes technology of manufacturing, chemical composition, efects of cavitated microbubbles on tissue and description of mechanism that occurs during the aplication of ultrasound triggered microbubbles. Second part deals with mathematical description of microbubble under acustic pressure using the Rayleigh-Plesset equation and equation for microbubble with membrane are presented. The MATLAB script for calculation of physical parameters describing state of microbubble is also explained.
|
|
| |
|
|
Cavitation in microfluidic orifice
Bohunský, Tomáš ; Burda, Radim (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
This diploma thesis deals with cavitation flow in the microscale, which remains an area with a lack of sufficient description of this phenomenon. At the same time, microfluidics is a field experiencing a dramatic rise in numerous biochemical applications, which underlines the relevance of researches of this type. In theoretical part of the thesis, cavitation was described in detail. In the practical part, a microfluidic device with a cavitation orifice was designed and manufactured. The ANSYS program was used for this design. An experiment was performed with the designed microchip, the aim of which was to observe a cavitating flow on the orifice. This measurement took place at the microfluidic laboratory at Victor Kaplan Department of Fluid Engineering. Due to the failure of the experiment, a CFD model of two-phase cavitation flow was built. The conclusions of the thesis were compiled from the findings of measurement and the results of modeling.
|
|
|
Design of a Very Low Specific Speed Pump
Chabannes, Lilian ; Sedlář, Milan (referee) ; Drábková, Sylva (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Čerpadla s nízkými specifickými otáčkami nacházejí uplatnění v široké škále aplikací, ale trpí nízkou účinností a rizikem nestability křivky dopravní výšky. Tato disertační práce pojednává o vylepšení hydraulických parametrů čerpadla se specifickými otáčkami ns = 32. Práce se zaměřuje na průtok v oběžném kole a ve spirále, které jsou řešeny pomocí CFD. Průzkum literatury ukázal, že přidání mezilopatek do průtokového kanálu je účinný způsob, jak zlepšit neuspokojivé proudění obecně přítomné v oběžných kolech s nízkými specifickými otáčkami. Byla zkoumána poloha mezilopatky v kanálu a vliv počtu přítomných mezilopatek. Část výsledků je ověřena experimentálně v laboratoři fakulty. Rovněž je zkoumán tvar spirály a pozornost je věnována numerickému řešení proudění u stěn a jeho vlivu na simulaci. Po numerických výpočtech na třech různých spirálách je navržen nový tvar, který zlepšuje vypočtové parametry čerpadla při nízkém i vysokém průtoku.
|
|
|
Cavitation onset by liquid acceleration
Mračko, Patrik ; Burda, Radim (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
The main goal of bachelor’s thesis is description of complex phenomenon of cavitation caused by acceleration and design of experiment focusing on its observation. Thesis consist of two parts. Theoretic research focusing on basic information about cavitation, its formation and significance. Second part is design of experimental observation with help of high-speed camera, evaluation of possible complications which may occur and their solution. Conclusion proposes possible application for research in area of wastewater treatment.
|
|
|
Response surface method in connection with CFD for shape optimization
Pleva, František ; Štefan, David (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
This thesis is focused on shape optimization of Venturi´s nozzle with optimization method called response surface method. The first part of this work is concerned with the description of this method as well as explaining the basic principle. Furthermore, there is an explanation of the application of this method in synchronicity with CFD and its operating algorithm. The second part of this thesis is then focused on simple example with plane wing and simplified optimization of Venturi´s nozzle in which this method was tested. In the third part there is described full multiparameter shape optimalization of the nozzle for two geometries.
|
|
|
High-specific speed hydraulic turbine
Holub, Jiří ; Haluza, Miloslav (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
The aim of this thesis is to design a geometry of runner of high specific speed turbine which is supposed to provide the maximum flow rate of the turbine while achieving a relatively high hydraulic efficiency. New design is based on the analysis of the hydraulic characteristics of three previous design sof very hiát specific speed turbines. The actual hydraulic pdesign of the turbine runner is based on CFD computations. Special software tools like BladeGen and TurboGrid were used for petting up the geometry and mesh for the very first time at Kaplan Department of Fluid Engineering.
|
|
|
Material wear due to cavitation erosion
Lecnar, Lukáš ; Kozák, Jiří (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
This Master’s thesis is dedicated to cavitation erosion of a material surface. First part of thesis describes basic principle of cavitation and its erosion consequences of solid objects. There are mentioned basic cavitation models used in CFD software. Second part incorporate concept design and numerical calculation of critical shape in reference to highest intensity of cavitation erosion at flow area. Last part of thesis is experimental and it is focused on cavitation erosion at flow area due to critical shapes from numerical calculation.
|
guest ::
RSS feed.