|
|
Pevnostní posouzení konstrukce výřezu dveří přetlakovatelného habitatu pro extrémní prostředí
Sláma, David ; Šálený, Vratislav (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
Cíle této práce jsou následující: provedení literární rešerše osvědčených řešení výřezů v přetlakových konstrukcích (vesmírné habitaty, trupy letadel); vypracování vlastního návrhu výřezu pro dveře v sendvičovém panelu; provedení deformačně napěťové analýzy navrženého konstrukčního řešení a optimalizace hmotnosti tohoto návrhu. Pro vyřešení problémů výše je zvolen software Ansys 17.2 pomocí něhož je možné: modelovat homogenní lineárně orthotropní materiál voštinového jádra sendvičového panelu; vyhodnocovat všechny kritické mezní stavy; realizovat optimalizační výpočty, realizovat simulaci metodou Monte Carlo. Výsledkem prvních dvou optimalizačních výpočtů je, že při definovaných parametrech: tloušťka hliníkových potahů 0,635 mm a vnitřní přetlak 0,1 MPa (1 atmosféra), nelze změnou návrhových parametrů vytvořit model, který by byl schopen toto zatížení přenést. Konkrétně je kritické maximální smykové napětí v lepené vrstvě, které je vyšší než mez pevnosti lepidla ve smyku. Proto jsou následně vytvořeny 2 návrhy. První pro přetlak 0,03 MPa se zvětšenou tloušťkou potahů na 3,175 mm, druhý pro přetlak 0,02 MPa s tloušťkou potahů 0,635 mm, definovanou zadavatelem. U obou návrhů je určena celková bezpečnost vzhledem k mezním stavům, a to nejprve deterministicky a následně s uvážením rozptylu materiálových charakteristik voštinového jádra ± 10 % stochasticky simulací metodou Monte Carlo. Celková bezpečnost vzhledem k mezním stavům je u návrhu pro přetlak 0,02 MPa 1,21 a u návrhu pro přetlak 0,03 MPa 1,20. Návrh pro přetlak 0,03 MPa je ale 4krát těžší než návrh pro přetlak 0,02 MPa. U návrhu pro přetlak 0,02 MPa je kritickým mezním stavem mezní stav pružnosti hliníkových částí, na který nemá stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra statisticky významný vliv. U návrhu pro přetlak 0,03 MPa je naopak kritickým mezním stavem mezní stav smykové delaminace lepených ploch, na který stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra statisticky významný vliv má. Vyhodnocením koeficientu bezpečnosti deterministicky návrhu pro přetlak 0,03 MPa je absolutní chyba celkové bezpečnosti 8 % (celková bezpečnost určená deterministicky je 1,28), což už lze považovat za významné. Simulací metodou Monte Carlo je také zjištěno, že hodnota Poissonova poměru voštinového jádra XY nemá statisticky významný vliv na žádný z mezních stavů. Koeficient bezpečnosti voštinového jádra dle kritéria maximálních orthotropních napětí i kritéria Tsai-Wu je u obou návrhů větší než 2. Simulace metodou Monte Carlo ale dokazuje, že stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra může významně snížit tuto hodnotu. Konkrétně při použití konzervativnějšího kritéria Tsai-Wu je koeficient bezpečnosti vzhledem k meznímu stavu pevnosti voštinového jádra určen u návrhu pro přetlak 0,02 MPa deterministicky jako 2,72, stochasticky 2,41 (absolutní chyba 31 %), u návrhu pro přetlak 0,03 MPa deterministicky 6,85, stochasticky 6,17 (absolutní chyba 68 %).
|
|
|
Numerická simulace hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě
Šálený, Vratislav ; Kozubková, Milada (oponent) ; Paur, František (oponent) ; Tippner,, Jan (oponent) ; Katolický, Jaroslav (vedoucí práce)
Predikce a eliminace aerodynamicky generovaných hluků u rychle se pohybujících dopravních prostředků, jako jsou automobily, letadla a vlaky, je stále důležitější. Zvlášť tónový hluk generovaný nestabilitou smykové vrstvy vzduchu proudícího nad otvory dutin je jedním z nejvýznamnějších a nejintenzivnějších zdrojů aerodynamic-ky generovaných hluků. Výpočetní aeroakustika (CAA) založená na CFD simulacích stlačitelných Navierových-Stokesových rovnic nabízí nejobecnější možnosti pro predikci aerodynamicky indukovaných zvuků. Aeroakustika je prakticky vždy spojena s turbulentním prouděním, které je hlavní výzvou pro CFD simulace při řešení Navierových-Stokesových rovnic. V této práci jsou zkoumány čtyři různé přístupy modelování turbulence. Tři z nich patří do kategorie LES metod a jeden používá přístup URANS. Pro každý z těchto přístupů byla identifikována vhodná numerická diskretizační a iterační schémata, která byla implementována do otevřené softwarové platformy pro CFD simulace OpenFOAM. Přesnost, výpočetní výkonnost a spolehlivost konvergence těchto schémat byly studovány během třídimenzionálních CFD simulací na modelu vhodného reálného objektu. Výsledky CDF simulací jsou validovány měřením. Jako reálný objekt tohoto výzkumu CAA byla vybrána varhanní píšťala, protože jako zdroj generování tónů využívá samočinné oscilace, označované jako módy smykové vrstvy (Rossiter). Numerická simulace módů smykové vrstvy, respektive hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě, je předmětem této práce.
|
|
|
Výpočet aerodynamiky závodního automobilu
Vančura, Jan ; Šálený, Vratislav (oponent) ; Porteš, Petr (vedoucí práce)
Diplomové práce je zaměřena na výpočty aerodynamických charakteristik závodního automobilu. Popisuje metodu sestavení CFD modelu s využitím 3D scanneru ATOS a prostředí softwaru Pro Engineer. V průběhu vytváření této práce byly zjištěny vlivy přídavných aerodynamických prvků závodního automobilu na výsledné zatížení náprav.
|
|
|
Koncepční návrh habitatu pro extrémní prostředí - návrh skafandru pro Mars
Ponka, Jakub ; Lazar, Václav (oponent) ; Šálený, Vratislav (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá koncepčním návrhem skafandru pro podmínky na Marsu. Koncepce vychází z rešeršní části, v níž jsou popsány současné modely skafandrů jednotlivých vesmírných agentur a extrémní podmínky, které na Marsu převládají. V samotném návrhu je kladen důraz na snížení váhy za použití materiálů jako jsou titan nebo karbonová vlákna. Dále je využita technologie na výrobu kyslíku z atmosférického oxidu uhličitého a digitalizování uživatelského rozhraní skafandru. Nakonec se práce zabývá problematikou odvodu metabolického tepla z vnitřní atmosféry skafandru do okolního prostředí.
|
|
|
Conceptual habitat design for extreme environments - two-person crew module design for NRHO
Valo, Patrik ; Horák, Marek (oponent) ; Šálený, Vratislav (vedoucí práce)
This thesis presents a comprehensive conceptual design of a lunar orbiting space habitat in a Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO), implementing inflatable materials. The habitat ensures a healthy environment for a two-astronaut crew conducting experiments during a 30-day stay onboard. The proposal covers the habitat’s dimensions, material composition, functions of life-support system, thermal properties estimation, solar panel dimensions and placement, means of communication, internal equipment, overall mass calculation, orbit description, and means to maintain orbit. The thesis could contribute to lunar exploration and human presence in space, providing valuable a promissing design of habitat for possible future missions and expanding our knowledge in the lunar environment.
|
|
|
Numerická simulace hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě
Šálený, Vratislav ; Kozubková, Milada (oponent) ; Paur, František (oponent) ; Tippner,, Jan (oponent) ; Katolický, Jaroslav (vedoucí práce)
Predikce a eliminace aerodynamicky generovaných hluků u rychle se pohybujících dopravních prostředků, jako jsou automobily, letadla a vlaky, je stále důležitější. Zvlášť tónový hluk generovaný nestabilitou smykové vrstvy vzduchu proudícího nad otvory dutin je jedním z nejvýznamnějších a nejintenzivnějších zdrojů aerodynamic-ky generovaných hluků. Výpočetní aeroakustika (CAA) založená na CFD simulacích stlačitelných Navierových-Stokesových rovnic nabízí nejobecnější možnosti pro predikci aerodynamicky indukovaných zvuků. Aeroakustika je prakticky vždy spojena s turbulentním prouděním, které je hlavní výzvou pro CFD simulace při řešení Navierových-Stokesových rovnic. V této práci jsou zkoumány čtyři různé přístupy modelování turbulence. Tři z nich patří do kategorie LES metod a jeden používá přístup URANS. Pro každý z těchto přístupů byla identifikována vhodná numerická diskretizační a iterační schémata, která byla implementována do otevřené softwarové platformy pro CFD simulace OpenFOAM. Přesnost, výpočetní výkonnost a spolehlivost konvergence těchto schémat byly studovány během třídimenzionálních CFD simulací na modelu vhodného reálného objektu. Výsledky CDF simulací jsou validovány měřením. Jako reálný objekt tohoto výzkumu CAA byla vybrána varhanní píšťala, protože jako zdroj generování tónů využívá samočinné oscilace, označované jako módy smykové vrstvy (Rossiter). Numerická simulace módů smykové vrstvy, respektive hluku generovaného nestabilitami ve smykové vrstvě, je předmětem této práce.
|
|
|
Pevnostní posouzení konstrukce výřezu dveří přetlakovatelného habitatu pro extrémní prostředí
Sláma, David ; Šálený, Vratislav (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
Cíle této práce jsou následující: provedení literární rešerše osvědčených řešení výřezů v přetlakových konstrukcích (vesmírné habitaty, trupy letadel); vypracování vlastního návrhu výřezu pro dveře v sendvičovém panelu; provedení deformačně napěťové analýzy navrženého konstrukčního řešení a optimalizace hmotnosti tohoto návrhu. Pro vyřešení problémů výše je zvolen software Ansys 17.2 pomocí něhož je možné: modelovat homogenní lineárně orthotropní materiál voštinového jádra sendvičového panelu; vyhodnocovat všechny kritické mezní stavy; realizovat optimalizační výpočty, realizovat simulaci metodou Monte Carlo. Výsledkem prvních dvou optimalizačních výpočtů je, že při definovaných parametrech: tloušťka hliníkových potahů 0,635 mm a vnitřní přetlak 0,1 MPa (1 atmosféra), nelze změnou návrhových parametrů vytvořit model, který by byl schopen toto zatížení přenést. Konkrétně je kritické maximální smykové napětí v lepené vrstvě, které je vyšší než mez pevnosti lepidla ve smyku. Proto jsou následně vytvořeny 2 návrhy. První pro přetlak 0,03 MPa se zvětšenou tloušťkou potahů na 3,175 mm, druhý pro přetlak 0,02 MPa s tloušťkou potahů 0,635 mm, definovanou zadavatelem. U obou návrhů je určena celková bezpečnost vzhledem k mezním stavům, a to nejprve deterministicky a následně s uvážením rozptylu materiálových charakteristik voštinového jádra ± 10 % stochasticky simulací metodou Monte Carlo. Celková bezpečnost vzhledem k mezním stavům je u návrhu pro přetlak 0,02 MPa 1,21 a u návrhu pro přetlak 0,03 MPa 1,20. Návrh pro přetlak 0,03 MPa je ale 4krát těžší než návrh pro přetlak 0,02 MPa. U návrhu pro přetlak 0,02 MPa je kritickým mezním stavem mezní stav pružnosti hliníkových částí, na který nemá stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra statisticky významný vliv. U návrhu pro přetlak 0,03 MPa je naopak kritickým mezním stavem mezní stav smykové delaminace lepených ploch, na který stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra statisticky významný vliv má. Vyhodnocením koeficientu bezpečnosti deterministicky návrhu pro přetlak 0,03 MPa je absolutní chyba celkové bezpečnosti 8 % (celková bezpečnost určená deterministicky je 1,28), což už lze považovat za významné. Simulací metodou Monte Carlo je také zjištěno, že hodnota Poissonova poměru voštinového jádra XY nemá statisticky významný vliv na žádný z mezních stavů. Koeficient bezpečnosti voštinového jádra dle kritéria maximálních orthotropních napětí i kritéria Tsai-Wu je u obou návrhů větší než 2. Simulace metodou Monte Carlo ale dokazuje, že stochastický charakter materiálových parametrů voštinového jádra může významně snížit tuto hodnotu. Konkrétně při použití konzervativnějšího kritéria Tsai-Wu je koeficient bezpečnosti vzhledem k meznímu stavu pevnosti voštinového jádra určen u návrhu pro přetlak 0,02 MPa deterministicky jako 2,72, stochasticky 2,41 (absolutní chyba 31 %), u návrhu pro přetlak 0,03 MPa deterministicky 6,85, stochasticky 6,17 (absolutní chyba 68 %).
|
|
|
Výpočet aerodynamiky závodního automobilu
Vančura, Jan ; Šálený, Vratislav (oponent) ; Porteš, Petr (vedoucí práce)
Diplomové práce je zaměřena na výpočty aerodynamických charakteristik závodního automobilu. Popisuje metodu sestavení CFD modelu s využitím 3D scanneru ATOS a prostředí softwaru Pro Engineer. V průběhu vytváření této práce byly zjištěny vlivy přídavných aerodynamických prvků závodního automobilu na výsledné zatížení náprav.
|
host ::
RSS.