|
|
Numerical simulation of rotor-stator interaction (RSI) of Francis turbine
Machoň, Matěj ; Skoták, Aleš (referee) ; Štefan, David (advisor)
The master's thesis deals with the numerical simulation of rotor-stator interaction (RSI) of Francis turbine. In the selected operating point of the machine, the pressure amplitudes belonging to RSI frequencies are evaluated in various pressure sensors and compared with available experimental data. Various simplifications of the simulation, namely using Transient Blade Row Modelling, are done and their impact on results is investigated. Lastly the modal analysis with acoustics elements present is performed to obtain the eigenfrequencies and mode shapes of the runner submerged into water to be able to conclude, if the resonance occured.
|
|
|
Modelování proudění krve v geometrii aneuryzma
Zábojníková, Tereza ; Hron, Jaroslav (advisor) ; Feistauer, Miloslav (referee)
The aim of this work is to find a stable scheme which would solve the Stokes problem of the fluid flow, in which an elastic structure is immersed. Unlike most of the schemes solving fluid-structure interaction problems, in our scheme meshes of fluid and structure do not have to coincide. We have restricted ourselves to two-dimensional domain occupied by fluid with one-dimensional im- mersed structure. To describe a fluid-structure interaction, we have used an Immersed boundary method. At first we consider the strucure to be massless. We have modified an existing scheme and made it unconditionally stable, which was mathematically proven and numerically tested. Then we have proposed a modification where the structure is not massless and also proved the uncondi- tional stability in this case. The proposed schemes were implemented using the Freefem++ software and tested on aneurysm-like geometry. We have tested the behavior of our scheme in case when the qrowing aneurysm touches an obstacle, for example a bone (with no-slip condition on the bone boundary). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Fluid-structure interaction of compressible flow
Hasnedlová, Jaroslava ; Feistauer, Miloslav (advisor) ; Křížek, Michal (referee) ; Kozel, Karel (referee) ; Rannacher, Rolf (referee)
Title: Fluid-structure interaction of compressible flow Author: RNDr. Jaroslava Hasnedlová Department: Department of Numerical Mathematics, Institute of Applied Mathematics Supervisors: Prof. RNDr. Miloslav Feistauer, DrSc., Dr. h. c., Prof. Dr. Dr. h. c. Rolf Rannacher Supervisors' e-mail addresses: feist@karlin.mff.cuni.cz, rannacher@iwr.uni-heidelberg.de Abstract: The presented work is split into two parts. The first part is devoted to the theory of the discontinuous Galerkin finite element (DGFE) method for the space-time discretization of a nonstationary convection-diffusion initial-boundary value problem with nonlinear convection and linear diffusion. The DGFE method is applied sep- arately in space and time using, in general, different space grids on different time levels and different polynomial degrees p and q in space and time discretization. The main result is the proof of error estimates in L2 (L2 )-norm and in DG-norm formed by the L2 (H1 )-seminorm and penalty terms. The second part of the thesis deals with the realization of fluid-structure interaction problem of the compressible viscous flow with the elastic structure. The time-dependence of the domain occupied by the fluid is treated by the ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) method, when the compress- ible Navier-Stokes equations are formulated in...
|
|
|
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
Havlásek, Michal ; Malenovský, Eduard (referee) ; Vimmr, Jan (referee) ; Pochylý, František (advisor)
Tato dizertační práce se zabývá dvěma případy interakce tělesa s tekutinou (FSI). První z nich se zabývá analýzou vzájemné interakce mezi rotorem čerpadla a kapalinou uvnitř těsnící spáry. Vliv těsnící spáry na dynamiku celého stoje je popsán pomocí dynamických parametrů, které jsou také označovaný jako přídavné účinky. V současnosti používané modely těsnících spár používají pro stanovení dynamických parametrů řadu zjednodušujících předpokladů. V této práci je prezentováno pět různých analýz dynamických parametrů těsnící spáry čerpadla na okysličovadlo. Každá z těchto pěti analýz používá jinou míru zjednodušení výpočetního modelu. V případě největšího zjednodušení je modelován pouze objem kapaliny uvnitř těsnící spáry. Nejkomplexnější analýza pro stanovení dynamických parametrů těsnící spáry používá pro výpočet model celého čerpadla s excentrickou polohou rotoru. Druhá část této dizertační práce definuje novou metodu pro řešení interakce kapaliny s pružným tělesem. Tato metoda využívá řešení inverzního problému kmitání. Přímý problém kmitání, který je také označován jako problém vlastních hodnot, používá jako vstupy pro řešení matice hmotnosti, tuhosti a tlumení, které jsou dohromady označovány jako koeficientové matice, na základě kterých je v nejobecnějším případě stanovena Jordanovská matice a také modální matice pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Při řešení inverzního problému kmitání jsou stanoveny koeficientové matice na základě Jordanovské matice a modálních matic pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Existují dva případy inverzního problému kmitání. V případě, že jsou známy všechny vstupní vlastní čísla a vlastní vektory, pak se jedná o tzv. plný problém. Naopak v případě, že alespoň 1 mód kmitání soustavy není znám, tak se jedná o tzv. částečný problém. V této práci je prezentováno 5 algoritmů pro řešení inverzního problému v kmitání. Nicméně pro každý typ inverzního problému kmitání je prezentován jeden univerzální algoritmus. Algoritmus pro řešení plných problémů byl poprvé prezentován v roce 1979 Otakarem Daňkem. Algoritmy pro řešení částečných problémů, které jsou prezentovány v této práci, jsou vůbec prvními algoritmy pro řešení tohoto typu inverzního problému kmitání. Univerzální algoritmus pro řešení částečných problémů je označován jako algoritmus pro řešení částečných problémů s volbou doplňkových vlastních hodnot. Aplikace těchto dvou univerzálních algoritmů pro řešení inverzního problému kmitání pro případ plných i částečných problémů je ukázána na řešení dvou případů interakce pružného tělesa s kapalinou.
|
|
|
Hydroelastic Response of Hydrofoil Under Cavitation Conditions
Čupr, Pavel ; Koňas, Petr (referee) ; Veselý, Jindřich (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Tato disertační práce se zabývá experimentálním a výpočtovým výzkumem přídavných účinků od proudu kapaliny na obtékaný hydraulický profil. Dynamická odezva profilu byla analyzována pro dva typy buzení: buzení odtržením mezní vrstvy a Kármánových vírů a dále buzení pomocí externího budiče připojeného k lopatce. Experimentální měření dynamické odezvy profilu na oba typy buzení bylo provedeno pro lopatku umístěnou v kavitujícím a nekavitujícím proudění. Získané výsledky byly použity pro verifikaci přídavných účinků stanovených s využitím numerického modelování.
|
|
|
Application of Fluid-structure Interaction on Oscillating Human Vocal Folds
Meisner, Patrik ; Švancara, Pavel (referee) ; Hájek, Petr (advisor)
The presented thesis is involved in the biomechanics of phonation. The aim of the thesis is to set a fluid-structure interaction between the vocal folds and air flow when the pressure from lungs reaches the physiological values. In the expected outcome the self-oscillating vocal folds should be observable with characteristics shape-shift from convergent to divergent. In theory part of the thesis is described Anatomy of the vocal tract, physiology of the human phonation, research of computational simulations, experiments and visualisation methods are described in the theory part of the thesis. In the second part, setup of computational simulation with the finite element method is presented. Besides of the fluid-structure interaction the acoustical model is set. Achieved results are presented and compared to the results in literature. Displacements are evaluated from the structural model and pressures, velocities and flow velocities are evaluated from fluid model, so as acoustics results.
|
|
|
Comparison of possible formulations of fluid-structure interactions with application in biomechanics.
Kubáč, Vojtěch ; Hron, Jaroslav (advisor) ; Tůma, Karel (referee)
We study mechanical interactions between a deforming elastic solid and flowing fluid, the so called Fluid-Structure Interaction problem (FSI). In this Thesis, the fluid is assumed to be Newtonian, incompressible and homogeneous. There are many appli- cations of FSI in biomechanics and we will move in this direction. The processes in biomechanics include hemodynamics - blood interacting with elastic arteries or heart valves or interactions between air and lungs or vocal cords. We present two monolithic approaches - Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) and Fully Eulerian approach. For the ALE method we further distinguish between Total ALE and Updated ALE. The FEniCS implementations are compared on FSI Turek&Hron benchmark with the use of several time-stepping schemes and resolutions in time and space. We benefit from PETSc TS adaptive time-stepper. In the last chapter 3D experiments are presented. 1
|
|
|
Optimization of core molds for injection molding
Stavárek, Václav ; Vaculka, Miroslav (referee) ; Vosynek, Petr (advisor)
Diplomová práce vznikla ve spolupráci s průmyslovým partnerem, který vyrábí elektrické komponenty pro automobilový průmysl. Tato firma se potýká s problémy často se porušujících jader v některých jejich formách na vstřikování plastů, vyrábějících převážně housingy pro konektory. Firma disponuje licencemi na komerční software pro simulaci injekčního vstřikování Moldflow a Moldex3D a také pro simulaci metodou konečných prvků Ansys. Nejprve jsou shrnuty teoretické poznatky ohledně injekčního vstřikování a jeho simulace, řešení problémů interakce těles s tekutinou a únavy materiálu. Poté je popsán proces stanovení únavové životnosti jádra formy s využitím výše zmíněného softwaru. Proces je vysvětlen na příkladu konkrétní formy ve výrobě této firmy. Je zvolen takový přístup vyhodnocení únavy, který nejvíce odpovídá současné životnosti jader, a ten je pak použit pro analýzu vlivu změny geometrie jádra a parametrů vstřikování. Změny ostatních parametrů, které simulace neumožňuje zahrnout, jsou rovněž navrhnuty a pokud možno odůvodněny jinými způsoby. Jedno z doporučení je přidání zaoblení na obě jádra, což by mohlo prodloužit životnost toho problematičtějšího z nich z 30 dnů na více než 320 dnů. Toto by mohlo znamenat úspory až 10 600 EUR ročně. Další doporučení je změnit způsob obrábění jader a také přidat jejich tepelné zpracování.
|
|
|
Modelování proudění krve v geometrii aneuryzma
Zábojníková, Tereza ; Hron, Jaroslav (advisor) ; Feistauer, Miloslav (referee)
The aim of this work is to find a stable scheme which would solve the Stokes problem of the fluid flow, in which an elastic structure is immersed. Unlike most of the schemes solving fluid-structure interaction problems, in our scheme meshes of fluid and structure do not have to coincide. We have restricted ourselves to two-dimensional domain occupied by fluid with one-dimensional im- mersed structure. To describe a fluid-structure interaction, we have used an Immersed boundary method. At first we consider the strucure to be massless. We have modified an existing scheme and made it unconditionally stable, which was mathematically proven and numerically tested. Then we have proposed a modification where the structure is not massless and also proved the uncondi- tional stability in this case. The proposed schemes were implemented using the Freefem++ software and tested on aneurysm-like geometry. We have tested the behavior of our scheme in case when the qrowing aneurysm touches an obstacle, for example a bone (with no-slip condition on the bone boundary). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Fluid-structure interaction of compressible flow
Hasnedlová, Jaroslava ; Feistauer, Miloslav (advisor) ; Křížek, Michal (referee) ; Kozel, Karel (referee) ; Rannacher, Rolf (referee)
Title: Fluid-structure interaction of compressible flow Author: RNDr. Jaroslava Hasnedlová Department: Department of Numerical Mathematics, Institute of Applied Mathematics Supervisors: Prof. RNDr. Miloslav Feistauer, DrSc., Dr. h. c., Prof. Dr. Dr. h. c. Rolf Rannacher Supervisors' e-mail addresses: feist@karlin.mff.cuni.cz, rannacher@iwr.uni-heidelberg.de Abstract: The presented work is split into two parts. The first part is devoted to the theory of the discontinuous Galerkin finite element (DGFE) method for the space-time discretization of a nonstationary convection-diffusion initial-boundary value problem with nonlinear convection and linear diffusion. The DGFE method is applied sep- arately in space and time using, in general, different space grids on different time levels and different polynomial degrees p and q in space and time discretization. The main result is the proof of error estimates in L2 (L2 )-norm and in DG-norm formed by the L2 (H1 )-seminorm and penalty terms. The second part of the thesis deals with the realization of fluid-structure interaction problem of the compressible viscous flow with the elastic structure. The time-dependence of the domain occupied by the fluid is treated by the ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) method, when the compress- ible Navier-Stokes equations are formulated in...
|
guest ::
