|
|
Optimization of the Stator Vane Aerodynamic Loading for a Turbocharger with a Variable Nozzle Turbine
Žatko, Miroslav ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Babák, Martin (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
The purpose of this thesis is the investigation and optimization of the aerodynamic loading acting on the stator vanes of the turbocharger using variable nozzle turbine. Computational fluid dynamics is applied using commercial software ANSYS CFX. A full turbine stage CFD model is used to investigate the stator vane aerodynamic loading in several operating points for different stator vane positions. Impacts of the volute pressure distribution, the vane rotation angle and the spacer pins are well described and evaluated for several boundary conditions. An experimental device is then introduced to perform in situ measurement of aerodynamic loading with the use of the Gas Stand testing rig. This burns natural gas producing a very stable flow conditions at very high temperatures. It excludes the impact of the engine control management, the engine vibrations and the flow pulsations on measured values. Results are compared with the full stage CFD analysis and very good correlation is achieved. Validated CFD model is then simplified using cyclic symmetry boundary condition and reduced to only one segment of the stator and rotor. This enables to rapidly increase productivity of the simulation and enables to explore impact of several stator design parameters in full range of vane movement. Presented sensitivity study build up very good background for further optimization process and identify several areas for potential improvement. Definition of the ideal aerodynamic loading is then presented based on analysis of the turbocharger requirements and it is established as a target for optimization study. Several optimization strategies using force vector analysis method are then presented. Results are compared and analyzed from several different perspectives. Final optimized solution is then validated by the full stage CFD calculation. This confirms excellent behavior of aerodynamic loading in hand with improvement of low end efficiency.
|
|
|
Optimization of the Stator Vane Aerodynamic Loading for a Turbocharger with a Variable Nozzle Turbine
Žatko, Miroslav ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
The purpose of this thesis is the investigation and optimization of the aerodynamic loading acting on the stator vanes of the turbocharger using variable nozzle turbine. Computational fluid dynamics is applied using commercial software ANSYS CFX. A full turbine stage CFD model is used to investigate the stator vane aerodynamic loading in several operating points for different stator vane positions. Impacts of the volute pressure distribution, the vane rotation angle and the spacer pins are well described and evaluated for several boundary conditions. An experimental device is then introduced to perform in situ measurement of aerodynamic loading with the use of the Gas Stand testing rig. This burns natural gas producing a very stable flow conditions at very high temperatures. It excludes the impact of the engine control management, the engine vibrations and the flow pulsations on measured values. Results are compared with the full stage CFD analysis and very good correlation is achieved. Validated CFD model is then simplified using cyclic symmetry boundary condition and reduced to only one segment of the stator and rotor. This enables to rapidly increase productivity of the simulation and enables to explore impact of several stator design parameters in full range of vane movement. Presented sensitivity study build up very good background for further optimization process and identify several areas for potential improvement. Definition of the ideal aerodynamic loading is then presented based on analysis of the turbocharger requirements and it is established as a target for optimization study. Several optimization strategies using force vector analysis method are then presented. Results are compared and analyzed from several different perspectives. Final optimized solution is then validated by the full stage CFD calculation. This confirms excellent behavior of aerodynamic loading in hand with improvement of low end efficiency.
|
|
|
Vytvoření aplikace pro získání modálních parametrů při experimentální modální analýze
Ondra, Václav ; Žatko, Miroslav (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Cílem této práce je tvorba aplikace pro získání modálních parametrů z naměřených dat. Modální parametry (vlastní frekvence, tlumení a vlastní tvary) jsou používané v mnoha další analýzách a jejich přesné určení velmi důležité, proto proces získání modálních parametrů je jedním z nejdůležitějších při experimentální modální analýze. Pro určování těchto parametrů bylo vyvinuto spoustu metod a technik, které stojí na různých předpokladech a jsou různě přesné. Na začátku této práce je zpracována teorie související s modální analýzou a teorie, která je nutná pro pochopení presentovaných metod. Potom jsou popsány čtyři rozdílné metody pro získání modálních parametrů - Peak Picking, Circle Fit method, Least Square methods a Eigensystem Realization Algorithm. Výstupem této práce je aplikace, které kromě popsaných metod umožnuje provádět celou experimentální modální analýzu včetně zpravování naměřených dat do vhodného formátu, animaci výsledných vlastních tvarů, různé druhy porovnání modálních parametrů atd. V závěru práce jsou presentovány tři příklady na kterých byla aplicace a metody otestovány.
|
|
|
Analysis of dynamic properties of pneumatic actuator
Hrivňák, Ján ; Žatko, Miroslav (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
This thesis deas with dynamic analysis of pneumatic actuator which is used as regulation mechanis of turbochargers with Variable Nozzle Turbine (VNT) technology. The first part of work is focused on experimental modeling which goal is obtaining Frequency Response Function on specify frequency range by Frequency Response Function Analysis – FRFA. Dominant vibrations of pneumatic actuator active parts is expected on this specify frequency range. Results of experimental modeling will be used for gaining input parameters for numerical computation as well. The second part deal with Pre-Stressed Modal Analysis and subsequently Harmonic analysis. Obtained results with numerical and experimental analysis will be compared. This part of diploma thesis is solved in programmatic environment ANSYS Workbench.
|
|
|
Analýza odvalování rolny na čepu turbodmýchadla
Pazour, Martin ; Žatko, Miroslav (oponent) ; Novotný, Pavel (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je popis pohybu roleru u VNT turbodmychadla. Diplomová práce je vytvořena ve spolupráci s vývojovým střediskem firmy Honeywell v Brně. Práce obsahuje rešerši zabývající se ovládáním turbodmychadel a možnosti řešení kontaktních úloh. V práci je dále rozebrána problematika statického a dynamického namáhání. Tato namáhání jsou podložena počítačovými výpočty v programu Ansys. V závěru jsou doporučeny jakých rozměru a součinitelů tření je nejvhodnější použít z hlediska minimálního opotřebení kontaktních součástí.
|
|
|
Výpočtová analýza napjatosti turbinové lopatky
Klement, Jan ; Žatko, Miroslav (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Tato diplomová práce navazuje na práci Ing. Damborského a zabývá se deformačně napěťovou a dynamickou analýzou rotorové lopatky, která je součástí poslední řady nízkotlakého stupně parní turbiny. V první části je vypočteno zbytkové napětí po tepelném zpracování lopatky metodou konečných prvků. Dále je provedena modální analýza pro lopatku bez zbytkových napětí i pro lopatku ovlivněnou tepelným zpracováním a porovnání výsledků těchto variant. Cílem práce je posoudit, zda tepelné zpracování ovlivňuje napjatost v místě vzniku trhliny. Problém byl řešen výpočtovým modelováním v klasickém prostředí programu Ansys 11.0.
|
|
|
Computational analysis of the dynamic behavior of the thrust bearings
Žatko, Miroslav ; Kos, Pavel (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
This master´s thesis solves the problem of stationary viscous flow of incompressible fluids in thin layers of fluid film lubrication in fixed pad thrust bearings. The parametric computational model of oil domain was created for investigation the distribution of pressure, velocity and thermal fields together with the determination of the basic parameters as axial force, heating up and friction loss. Subsequently this model was applied for investigation influence of uneven bearing clearance. The problem task was solved by final volume method in Ansys CFX 12.0 software.
|
|
| |
host ::
RSS.