|
| |
|
|
Topology Optimization of the Hinge on Elastic Foundation
Beruashvili, Vasili ; Symonov, Volodymyr (referee) ; Löffelmann, František (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá modifikací původního tvaru součásti za účelem co nejlepšího splnění provozních podmínek daného zatížení a omezujících podmínek v programech M.S.C. NASTRAN, M.S.C. PATRAN a FUSION 360. Součást je připevněna na ortotropní desce (sendvičovém panelu). Cílem této práce je zjištění efektu elastického podkladu na výsledky optimalizace. Součást bude optimalizována za použití různých cílových funkcí a omezení. Elastický podklad změní tuhost, což může změnit napěťový stav součásti. Únosnost původního a modifikovaného tvaru bude srovnána pomocí programu M.S.C NASTRAN/PATRAN. Po tvarové optimalizaci má být 3D model připravený pro výrobní proces, který bude cenově nejefektivnější.
|
|
|
Design optimization of packed bed for thermal energy storage
Krist, Thomas ; Charvát, Pavel (referee) ; Klimeš, Lubomír (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá tématem výměny tepla v zásobníku tepla typu ”packed bed”. Cílem je popsat přenos tepla v zásobníku tepla obsahující kamínky malých průměrů, skrz který proudí horký vzduch. Toto je modelováno v prostředí MATLAB. Na začátku je krátký úvod do problematiky zahrnující ukládání tepla a jeho možné využití. Dále je uveden krátký přehled o základech přenosu tepla, typech přenosu tepla a termofyzikální vlastnosti systému vzduch-kámen. Ve třetí kapitole je představen zásobník tepla typu ”packed bed” a rozličné modely a dané podmínky jsou vysvětleny. Další kapitola se zabývá s numerickými metodami, převážně s metodou konečných diferencí použitou v této práci. Pátá kapitola se zaměřuje na obecnou optimalizaci daného problému přenosu tepla. Populačně založený metaheuristický optimalizační algoritmus zvaný Genetický algoritmus je popsán. Sestavení modelu je ukázáno v šesté kapitole, stejně jako prezentace výsledků získaných z programu MATLAB. V poslední kapitole je pak diskutován závěr a doporučení.
|
|
| |
|
| |
|
|
Flexible buried structures
Houšť, Vladimír ; Hrdoušek,, Vladislav (referee) ; Barták,, Jiří (referee) ; Klusáček, Ladislav (referee) ; Stráský, Jiří (advisor)
The thesis is devoted to analysing of flexible buried arch structures. Modelling of the flexible concrete arch is carried out via a nonlinear finite element model that accounts for soil constitutive relations, soil-structure interactions, sequential construction stages and soil compaction. Advanced FE-model was verified by measurement obtained by full-scale field testing of two buried arches. Mathematical optimization methods of genetic algorithms and Levenberg-Marquardt method are applied to already calibrated complex computational models in order to reduce bending and associated flexural stresses in the concrete section of buried arch. Centre line of the arch is parameterized by cubic Bezier curve to reach interpolation of thrust line. Optimization technique is applied with extensive parametrical study which shows the optimal shapes for buried arches of various span/rise ratios, backfill depths and foundation soil types. For practical application are given coordinates of Bézier curve control polygons of particular resulting shape. Subsequently is applied optimization method for a theoretical reduction of tensile stresses obtained by shape optimization of previously verified numerical model of buried arch. Comparisons of earth pressure, bending moment axial force and deflection of flexible structure during sequential construction of different span/raise ratios of buried arches are presented. The behaviour of flexible buried arch with effect of local traffic load model LM1 has been analysed via 3D finite elements model with respect to different depth of backfill above crown.
|
|
|
New Elements of Heat Transfer Efficiency Improvement in Systems and Units
Turek, Vojtěch ; Klemeš,, Jiří (referee) ; Odstrčil, Miloslav (referee) ; Jegla, Zdeněk (advisor)
Zvýšení efektivity výměny tepla vede k poklesu spotřeby energie, což se následně projeví sníženými provozními náklady, poklesem produkce emisí a potažmo také snížením dopadu na životní prostředí. Běžné způsoby zefektivňování přenosu tepla jako např. přidání žeber či vestaveb do trubek ovšem nemusí být vždy vhodné nebo proveditelné -- zvláště při rekuperaci tepla z proudů s vysokou zanášivostí. Jelikož intenzita přestupu tepla závisí i na charakteru proudění, distribuci toku a zanášení, které lze všechny výrazně ovlivnit tvarem jednotlivých součástí distribučního systému, bylo sestaveno několik zjednodušených modelů pro rychlou a dostatečně přesnou predikci distribuce a také aplikace pro tvarovou optimalizaci distribučních systémů využívající právě tyto modely. Přesnost jednoho z modelů byla dále zvýšena pomocí dat získaných analýzou 282 distribučních systémů v softwaru ANSYS FLUENT. Vytvořené aplikace pak lze využít během návrhu zařízení na výměnu tepla ke zvýšení jejich výkonu a spolehlivosti.
|
|
|
Optimization of an Adapting Pipes
Svozil, Jan ; Drábková, Sylva (referee) ; Katolický, Jaroslav (referee) ; Štigler, Jaroslav (advisor)
Adapting pipes are a significant part of any pipe-line network and they are the sources of substantial hydraulic losses. They are designed for a manufacturing simplicity, regardless of flow. This paper concerns with lowering of hydraulic losses of adapting pipes by means of the shape optimization. Several methods of a mathematical optimization are tested and due to the complexity of the task and the need of the computational distribution among several computers, the gradient based algorithm is used. These methods loop together with a CFD software then automatically explore the design space. Several optimizations of diffusers with different opening angles, shape parameterizations and boundary conditions are made for the better insight on hydraulic losses. In three chapters there is description of development of parametric description of bend by means of Bezier surfaces. At the end optimum shape is found with hydraulic losses were decreased about 22%, which was not validated by experiment. In the final chapter is application of developed software on the shape optimization of Kaplan draft tube.
|
|
|
Optimization of an adapting pipes
Svozil, Jan ; Štigler, Jaroslav (advisor)
Adapting pipes are a significant part of any pipe-line network and they are the sources of substantial hydraulic losses. They are designed for a manufacturing simplicity, regardless of flow. This paper concerns with lowering of hydraulic losses of adapting pipes by means of the shape optimization. Several methods of a mathematical optimization are tested and due to the complexity of the task and the need of the computational distribution among several computers, the gradient based algorithm is used. These methods loop together with a CFD software then automatically explore the design space. Several optimizations of diffusers with different opening angles, shape parameterizations and boundary conditions are made for the better insight on hydraulic losses. In three chapters there is description of development of parametric description of bend by means of Bezier surfaces. At the end optimum shape is found with hydraulic losses were decreased about 22%, which was not validated by experiment. In the final chapter is application of developed software on the shape optimization of Kaplan draft tube.
|
|
|
Shape Optimalisation of Aircraft Engine Crankshaft
Vopařil, Jan ; Drápal, Lubomír (referee) ; Novotný, Pavel (advisor)
This thesis describes the variety and the width of issues connected with crankshafts of combustion engines. It distinguishes different factors, which influence the shape and size of these crankshafts and the selected findings are then transferred into the design of crankshaft for the particular engine. The thesis also presents coherent description of application of topology optimization to the particular crankshaft and also different, more complex design procedures leading to the optimal shape of crankshaft are afterwards suggested. Quality of such a design is then verified by comparative analysis of fatigue of the crankshaft.
|
guest ::
