|
|
Numerical Modelling of Grate Combustion
Juřena, Tomáš ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žitný, Rudolf (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The present work is focused on numerical modelling of grate combustion of solid fuels by means of computational fluid dynamics (CFD) methods. Since CFD results from simulations of grate combustion depend on the quality of input data including information on temperature, mass flux and chemical composition of flue gas leaving a fuel bed, the attention is turned to modelling of processes, that take place within the fuel bed on a grate. A great part of the work is devoted to development of a reliable numerical model of packed-bed combustion as it may help improve both results from simulations and knowledge of principles of solid fuel combustion in fixed or moving beds. A one-dimensional transient numerical model of combustion in an experimental reactor is developed and implemented into a computer program called GRATECAL 1.3 with a grapical user interface. A special emphasis is put on the conservativeness property of the model. Therefore, a method for control of mass and energy balance over the system is developed and applied to a series of case studies, which have revealed certain errors in definitions of mass source terms, so that data adopted from literature have been reconciled. The model is used for analysis of propagation of drying and char combustion reaction fronts in a bed of wheat straw particles. It is suggested to include modelling of particle internal porosity change in order to obtain correct reaction zone thickness, if porosity of the bed is allowed to change during combustion. The balance-based method is also used to analyse effects of convergence criteria on mass and energy imbalance of the modelled system. It is found that all the scaled residuals must drop to as low as $10^{-6}$ or lower in order to obtain sufficiently accurate results from in-bed simulations in terms of mass and energy conservation within the packed bed. The second part of the work is devoted to development of a library of user-defined functions for the commercial CFD software ANSYS FLUENT for coupling the bed model with a freeboard model of a real combustion unit in order to specify the boundary conditions indirectly using results from in-bed simulations. The created interface is general enough to be used for a wide range of models of grate furnaces. The presented results contribute to better understanding of numerical modelling of grate combustion, especially in the setup of a numerical model and parameters of solver for the control of the convergence.
|
|
|
Výpočtová analýza proudění v bubnové sušičce prádla
Dohnal, Miloslav ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této práce je vytvořit výpočtový model radiální průmyslové bubnové sušičky prádla, provést výpočet a identifikovat množství vzduchu, které proteče dovnitř samotného bubnu. Výpočet je prováděn pomocí výpočetní dynamiky tekutin (CFD). Dále pak sestavit transientní bilanční model zmiňované sušičky prádla. Provést simulaci bilančního modelu a porovnat výsledky ze simulace s experimentálním měřením. Porovnáním experimentálních dat a simulace určit počet stupňů volnosti bilančního modelu a vyhodnotit jejich vliv na sestavený transientní model. Pro lepší porozumění sušícího procesu je zde sestaven systém diferenciálních rovnic popisujících vedení tepla a vlhkosti uvnitř sušeného materiálu na jednoduchém modelu. V části věnující se výpočtové analýze proudění tekutin je proveden rozbor stávající geometrie bubnu, která má zásadní vliv na proudění vzduchu dovnitř bubnu samotného. Následně je popsán způsob zjednodušení jeho komplexní geometrie vstupující do výpočetní dynamiky tekutin. Poté je provedena simulace proudění uvnitř bubnové sušičky prádla s využitím MRF a Sliding Mesh modelů. Nakonec je proveden rozbor získaných dat a je určeno průměrné množství vzduchu proudícího bubnem samotným. Naopak cílem práce není vytvořit další textovou pomůcku pro studenty zabývající se CFD tématikou.
|
|
|
Pokročilé výpočtové metody spalování tuhých paliv
Strouhal, Jiří ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo vytvořit na základě dostupných teoretických poznatků model termické přeměny tuhého paliva. Toho je dosaženo za pomoci standartních nástrojů obsažených v softwaru ANSYS Fluent v kombinaci s uživatelsky definovanými funkcemi. V úvodu práce jsou nejprve stručně shrnuty základní přístupy k CFD modelování spalování tuhých paliv. Následuje sestavení matematického modelu a dílčích algoritmů výpočtu. Části modelu a model jako celek jsou otestovány na jednoduchých příkladech a následně na modelu experimentálního reaktoru pro analýzu spalování biomasy.
|
|
|
Technologie pro přípravu a spalování biomasy
Venhoda, Tomáš ; Recman, Milan (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je provést rešerši v oblasti přípravy a spalování biomasy. V 1. části této práce jsou popsány technologie pro přípravu biomasy zahrnující sklizeň a prostředky pro úpravu před spalováním. 2. část se zabývá různými způsoby spalování biomasy a porovnává jednotlivé typy ohnišť.
|
|
|
Náhrada trubkových výměníků tepla v CFD výpočtech proudění
Cacková, Tereza ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá náhradou teplosměnných ploch tepelného výměníku při simulacích v programu ANSYS Fluent. Cílem práce je nalezení zjednodušeného modelu výměníku využitelného pro simulace proudění ve velkých procesních a energetických celcích, kdy není možné detailně modelovat celý výměník. Výpočtové postupy jsou aplikovány na tepelný výměník typu „trubkový svazek“. Diplomová práce se dělí na tři celky. V první části jsou řešeny tlakové ztráty. Jako náhrada za teplosměnnou plochu výměníku se využívá přístup „porézní zóna“. V druhé části je přestup tepla konvekcí a kondukcí přes teplosměnnou plochu výměníku nahrazen pomocí modulu „Heat Exchanger“. Třetí část se zabývá vlivem výměníku na sálavý tepelný tok ve spalinovodu. Popisuje možnosti modifikace sálavého toku i při využití zjednodušeného modelu. Veškeré výpočty vyplývající z použitých metod jsou připraveny ve formě skriptu, jenž exportuje nastavení ve formátu vhodném pro vložení do ANSYS Fluent. Ve všech třech částech DP bylo nalezeno zjednodušení, které nahrazuje plně modelovaný výměník.
|
|
|
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.
|
|
|
Studie nakládání s kosmickým odpadem
Baumann, Martin ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Recman, Milan (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na popis okolností vedoucích ke vzniku kosmického odpadu. Popisuje jeho základní charakteristiky. Uvádí aktuální počet odpadu v kosmickém prostoru a vyhodnocuje další nárůst počtu objektů v blízké budoucnosti. Dále se zabývá způsoby měření množství těles na oběžných drahách Země. Analyzuje možnosti likvidace kosmického odpadu a celkově hodnotí možnosti řešení tohoto problému, které by mohly být reálné v blízké i vzdálenější budoucnosti.
|
|
|
CFD modelling of grate combustion of solid fuels
Juřena, Tomáš ; Pavlas, Martin (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The thesis is focused on numerical model development of one-dimensional experimental reactor for combustion of solid fuels. The finite volume method is used for discretizing the governing equations and the resulting formulation is implemented in the MATLAB code. Some illustrative simulation results of straw combustion are included as well.
|
|
|
Experimentální reaktory pro spalování biomasy a komunálního odpadu
Bialožyt, Michal ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Recman, Milan (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je provést rešerži v oblasti experimentálních reaktorů pro výzkum spalovacího procesu. Především se zaměřením na reaktory s pevným roštem pro alternativní paliva, jako je biomasa a komunální odpad. Matematické modelování hoření pomocí moderních softwarových produktů a následná optimalizace spalovacího procesu by nebyla možná bez vstupních dat získaných z těchto zařízení. Práce by měla posloužit jako informační zdroj pro stavbu nového experimentálního reaktoru.
|
|
|
Napěťově-deformační analýza hřídele míchadla s využitím modelování interakce s proudící tekutinou
Zifčáková, Barbora ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá numerickými simulacemi FSI (Fluid Structure Interaction) s použitím softwarů ANSYS Fluent a ANSYS Mechanical. Účelem je vyhodnotit interakci proudící tekutiny s míchadlem v zařízení na propírání vaječných skořápek, jehož hřídel se během provozu zdeformovala. Transientní CFD výpočty zahrnují jednofázové i vícefázové proudění, pro vyšetření vlivu tekutiny na míchadlo je využito jednocestné FSI analýzy. Vyhodnoceny jsou jednak dynamické jevy v kvazi ustáleném stavu systému, tedy při zařízení v plném provozu, jednak při rozjezdu zařízení. Výpočty ukázaly, že vliv sekundární fáze na míchadlo a dynamiku procesu při plném provozu lze považovat za zanedbatelný, zařízení je nejvíce namáháno při rozběhu. V závěru práce jsou rozebrány možné příčiny deformace hřídele a nastíněny možnosti k dalším simulačním výpočtům.
|
host ::
RSS.